题目内容
17.工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(NO和NO2的混合物,假设不含N2O4),对生态环境和人类健康带来较大的威胁.(1)工业上可用氨催化吸收法处理NOx,反应原理如下:
4xNH3+6NOx $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$(2x+3)N2+6xH2O
某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如下:
①装置A中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
②装置C的作用是使NH3和NO混合均匀并控制气体流速.
③装置F的作用是吸收末反应的NH3防止污染空气.
(2)工业上也常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx.
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应,.
NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2 (I)
2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2 (II)
①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,x的值不可能是A(填字母).
A.1.3 B.1.6 C.1.8
②将1mol NOx 通入Na2CO3溶液中,被完全吸收时,溶液中生成的NO3ˉ、NO2ˉ两种离子的物质的量随x变化关系如图所示:
图中线段a表示NO2-离子随x值变化的关系;若用溶质质量分数为21.2%的 Na2CO3溶液吸收,则需要Na2CO3溶液至少250g.
③用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44g,则NOx中的x值为1.875.
(3)氨催化吸收法和Na2CO3溶液吸收法处理NOx尾气共同的优点是将有毒气体转化为无毒物质,防止有毒气体的污染.
分析 (1)①在加热条件下,氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水;
②装置C中的浓氨水可以使气体均匀混合,可以控制气体流速;
③装置F中的浓硫酸吸收未反应的氨气;
(2)①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,则n(NO2)≥n(NO);
②利用极限法和守恒法来分析解答;
③利用差量法计算NO、NO2的物质的量,再根据平均摩尔质量法计算x值;
(3)氮氧化物有毒,对环境有污染.
解答 解:(1)①在加热条件下,氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水,2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O,
故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O;
②装置C中的浓氨水可以使气体均匀混合,可以控制气体流速,装置C的作用是使NH3和NO混合均匀并控制气体流速,
故答案为:使NH3和NO混合均匀并控制气体流速;
③装置F中的浓硫酸吸收未反应的氨气,防止多余的氨气排放到空气中污染大气,
故答案为:吸收末反应的NH3防止污染空气;
(2)①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,则n(NO2)≥n(NO),当n(NO2):n(NO)=1时x值最小,x最小值为$\frac{2+1}{2}$=1.5,因为混有NO,所以x最大值<2,故x的取值范围为1.5≤x<2,所以x的值不可能是1.3,
故答案为:A;
②用极限法:若x=1.5气体应为NO和NO2混合物,物质的量比为1:1,按Ⅰ式反应,没有NO3-,线a应该表示NO2-;
用守恒法:反应生成的NaNO3和NaNO2中氮元素与钠元素之比为1:1,所以1mol NOx被完全吸收至少需碳酸钠0.5mol,质量为53g,计算得碳酸钠溶液的质量为250g,
故答案为:NO2-;250;
③设由NO2和纯碱反应产生CO2为amol,
由NO和NO2与纯碱反应产生的CO2为bmol,
2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2 质量增加
1mol△m=48g
amol 48ag
NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2 质量增加
1mol△m=32g
bmol 32bg
a+b=1
48a+32b=44
解得a=0.75mol
b=0.25mol
n(NO2)=0.75mol×2+0.25mol=1.75mol
n(NO)=0.25mol
x=$\frac{0.25mol×1+1.75mol×2}{0.25mol+1.75mol}$=1.875,
故答案为:1.875;
(3)氮氧化物有毒,对环境有污染,用纯碱吸收氮氧化物能将有毒气体转化为无毒物质,防止有毒气体的污染,
故答案为:将有毒气体转化为无毒物质,防止有毒气体的污染.
点评 本题以氮氧化物为载体考查了物质间的反应,明确物质的性质是解本题关键,难点是(2)题的计算,要结合方程式中各个物理量之间的关系式解答,会根据题给信息计算x值,难度中等.
| A. | 能说明NH3结合H+能力比H2O强:NH3+H3O+=NH4++H2O | |
| B. | 能说明氧化性H2O2>Fe3+:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O | |
| C. | 能说明盐酸是强酸:HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3 | |
| D. | 能说明CH3COOH是弱电解质:CH3COO-+H2O?CH3COOH+OH- |
| A. | H2SO4的摩尔质量是98g | |
| B. | 1molO2的质量是32g | |
| C. | 铁的摩尔质量等于铁原子的相对原子质量 | |
| D. | 1molNa+的质量是23g/mol |
| 实验 序号 | 碳酸钙 状态 | c(HCl) /mol•L-1 | 溶液温度/℃ | 碳酸钙消失 时间/s | |
| 反应前 | 反应后 | ||||
| 1 | 粒状 | 0.5 | 20 | 39 | 400 |
| 2 | 粉末 | 0.5 | 20 | 40 | 60 |
| 3 | 粒状 | 0.6 | 20 | 41 | 280 |
| 4 | 粒状 | 0.8 | 20 | 40 | 200 |
| 5 | 粉末 | 0.8 | 20 | 40 | 30 |
| 6 | 粒状 | 1.0 | 20 | 40 | 120 |
| 7 | 粒状 | 1.0 | 30 | 50 | 40 |
| 8 | 粒状 | 1.2 | 20 | 40 | 90 |
| 9 | 粒状 | 1.2 | 25 | 45 | 40 |
(1)本反应属于放热反应(填吸热或放热),实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值相近(约为20℃),推测其原因是反应掉碳酸钙的量相同,放出的热量相同.
(2)实验6和7表明,温度对反应速率有影响,温度越高反应速率
越快,能表明同一规律的实验还有8和9(填实验序号).
(3)根据实验1、3、4、6、8可以得出条件对反应速率的影响规律是其它条件一定,反应物浓度越大,反应速率越快.
(4)本实验中影响反应速率的其它因素还有反应物的接触面积,能表明这一规律的实验序号是1、2与4和5.
(1)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液,振荡,发现溶液颜色逐渐变为棕黄色,并检测到二氧化碳气体生成.这说明草酸亚铁晶体具有还原性(填“氧化性”、“还原性”或“碱性”).若反应中消耗1mol FeC2O4•2H2O,则参加反应的KMnO4为0.6mol.
(2)资料表明:在密闭容器中加热到一定温度时,草酸亚铁晶体可完全分解,生成几种氧化物,残留物为黑色固体.课题组根据课本上所介绍的铁的氧化物的性质,对黑色固体的组成提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:全部是FeO
假设二:全部是四氧化三铁
假设三:
(3)为验证上述假设一是否成立,课题组进行如下研究.
【定性研究】请你完成表中内容.
| 实验步骤(不要求写出具体操作过程) | 预期实验现象和结论 |
| 取少量黑色固体,加入适量稀盐酸或稀硫酸,在溶液中加入硫氰化钾溶液 | 溶液不变红色,则假设一成立,溶液变成红色,则假设一不成立 |
| A. | +3 | B. | +4 | C. | +6 | D. | +7 |
| A. | 双酚A的分子式是C15H16O2 | |
| B. | 双酚A的核磁共振氢谱显示氢原子数之比是1:2:2:3 | |
| C. | 反应①中,1 mol双酚A最多消耗4mol Br2 | |
| D. | 反应②的产物中有两种官能团 |
| A. | 制备溴苯时,将苯与溴水混合,剧烈振荡 | |
| B. | 除去甲烷中混有的二氧化碳时,依次通过烧碱溶液和浓硫酸 | |
| C. | 在酸性高锰酸钾溶液中滴加几滴苯,用力振荡,紫红色褪去 | |
| D. | 在苯中铜氢气制备环己烷 |