11.火力發(fā)電廠釋放出大量的氮氧化物(NOx)?二氧化硫和二氧化碳等氣體會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響?對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫硝?脫硫和脫碳等處理,可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保?節(jié)能減排?廢物利用等目的?
(1)脫硝?利用甲烷催化還原NOx
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJ/mol則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol?
(2)脫碳?將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為:
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H3
①取五份等體積的CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同?容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖1所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)熱△H3<0(填“>”?“<”或“=”),該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{C(C{H}_{3}OH)×C({H}_{2}O)}{C(C{O}_{2}){C}^{3}({H}_{2})}$?
②在一恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2,進(jìn)行上述反應(yīng)?測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示,試回答:
0~10min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為0.225mol/(L•min)?第10min后,若向該容器中再充入1mol CO2和3mol H2,則再次達(dá)到平衡時(shí)CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)變大 (填“變大”?“減少”或“不變”)?
(3)脫硫?
①有學(xué)者想利用如圖3所示裝置用原電池原理將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料.A?B是惰性電極,A極的電極反應(yīng)式為:SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+
②某種脫硫工藝中將廢氣處理后,與一定量的氨氣?空氣反應(yīng),生成硫酸銨和硝酸銨的混合物,可作為化肥?常溫下,向一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的氨水溶液,使溶液中的NO3-和NH4+的物質(zhì)的量濃度相等,則溶液的pH=7(填寫“>”“=”或“<”)?

分析 (1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到;
(2)①由圖可知,到達(dá)平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行;化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值;
②先根據(jù)圖表,利用v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v(CO2),再利用各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比,確定v(H2);到達(dá)平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行;
(3)①SO2與O2反應(yīng)生成SO3,SO3再與水化合生成硫酸,根據(jù)硫酸的出口判斷正負(fù)極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng);
②硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液溶液的pH=7,則氫離子和氫氧根離子濃度相等,根據(jù)電荷守恒來計(jì)算.

解答 解:(1)①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1
由蓋斯定律(①+②)×$\frac{1}{2}$得到CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol,
故答案為:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol;
(2)①由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡,達(dá)平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行,升高溫度平衡吸熱方向進(jìn)行,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H3<0,化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值,則化學(xué)平衡常數(shù)為K=$\frac{C(C{H}_{3}OH)×C({H}_{2}O)}{C(C{O}_{2}){C}^{3}({H}_{2})}$,
故答案為:<;$\frac{C(C{H}_{3}OH)×C({H}_{2}O)}{C(C{O}_{2}){C}^{3}({H}_{2})}$;
②由圖可知,10min時(shí),反應(yīng)已經(jīng)達(dá)平衡,△c(CO2)=1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,所以10min內(nèi),v(CO2)=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/(L•min),反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比,故v(H2)=3v(CO2)=3×0.075mol/(L•min)=0.225mol/(L•min),第10min后,向該容器中再充入1mol CO2和3mol H2,等效為增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)移動(dòng),CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)增大,
故答案為:0.225;變大;
(3)①該原電池中,負(fù)極上失電子被氧化,所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫,二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子,則A為負(fù)極,A電極發(fā)生的反應(yīng)為:SO2-2e-+2 H2O=4H++SO42-
故答案為:SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-;
②常溫下,向一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的氨水溶液,使溶液中的NO3-和NH4+的物質(zhì)的量濃度相等,溶液中電荷守恒c(H+)+c(NH4+)=c(NO3-)+c(OH-),c(H+)=c(OH-),溶液的pH=7,
故答案為:=.

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為全面,涉及熱化學(xué)方程式的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫、電化學(xué)知識(shí)等知識(shí),為高考高頻考點(diǎn),掌握反應(yīng)熱計(jì)算的方法、電化學(xué)原理尤為重要,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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1.將潔凈的三種金屬片X、Y和Z分別放置在浸有食鹽溶液的濾紙上并壓緊(如圖).每次實(shí)驗(yàn)時(shí),電壓表指針的偏移方向和讀數(shù)如下表.已知構(gòu)成兩電極的金屬,活潑性相差越大,則電壓越大.對(duì)X、Y、Z和銅四種金屬的下列說法,不正確的是( 。
金屬片電子流向電壓(V)
XX→Cu+0.78
YCu→Y-0.15
ZZ→Cu+1.35
A.Z金屬可作為犧牲陽極保護(hù)法的陽極,保護(hù)Y金屬
B.Y金屬不能從硫酸溶液中置換出氫氣
C.三種金屬的活潑性順序?yàn)椋篩>X>Z
D.Z和Y能構(gòu)成電壓最大的原電池

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2.在一定條件下,Na2CO3溶液中存在如下反應(yīng):CO${\;}_{3}^{2-}$+H2O═HCO${\;}_{3}^{-}$+OH-下列說法中正確的是( 。
A.溶液中加水,$\frac{c(HC{O}_{3}^{-})•c(O{H}^{-})}{c(C{O}_{3}^{2-})}$增大
B.加入Na2CO3固體,$\frac{c(HC{O}_{3}^{-})}{c(C{O}_{3}^{2-})}$減小
C.升高溫度,平衡常數(shù)減小
D.通入CO2,溶液pH增大

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19.在實(shí)驗(yàn)室中用MnO2和濃鹽酸反應(yīng)制備純凈干燥的氯氣時(shí),如圖是某學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖,請(qǐng)指出下述裝置中的4個(gè)錯(cuò)誤.

①使用長(zhǎng)頸漏斗添加鹽酸;     ②使用稀鹽酸;
③缺少酒精燈;      ④缺少尾氣處理裝置
實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的化學(xué)方程式:MnO2+4HCl(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
因濃HCl有揮發(fā)性,制的Cl2中;煊须s質(zhì),常用飽和食鹽水除HCl,用濃硫酸除水蒸氣,其順序是先通過飽和食鹽水,再通過濃硫酸.可用向上排空氣法收集氯氣.因Cl2有毒污染空氣,用NaOH溶液吸收多余的氯氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O,用濕潤的KI淀粉試紙檢驗(yàn),現(xiàn)象是試紙變藍(lán),有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KI+Cl2═2KCl+I2

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6.某實(shí)驗(yàn)興趣小組按如圖裝置實(shí)驗(yàn)后,所記錄內(nèi)容合理的是( 。
A.②③④B.①②④⑥C.①②④⑤D.②③⑤⑥

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16.下列說法正確的是( 。
A.精煉銅時(shí)粗銅做陰極,純銅做陽極
B.電解MgCl2飽和溶液,可制得金屬鎂
C.鋼鐵的腐蝕通常為電化學(xué)腐蝕,該腐蝕過程中負(fù)極反應(yīng)為:Fe-3e-═Fe3+
D.氯堿工業(yè)和金屬鈉的冶煉都用到了NaCl,陽極反應(yīng)都是:2Cl--2e-═Cl2

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3.下列說法正確( 。
A.石油、煤、天然氣、油脂都屬于化石燃料
B.油脂在堿性條件下的水解反應(yīng)又稱為皂化反應(yīng)
C.分子式為(C6H10O5n的淀粉和纖維素互為同分異構(gòu)
D.蔗糖是還原性糖

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20.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( 。
A.17g NH3所含的電子數(shù)是 10NA
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1.雙氫青蒿素治瘧疾療效是青蒿素的10倍.一定條件下,由青蒿素合成雙氫青蒿素示意如下:
下列關(guān)于敘述不正確的是( 。
A.青蒿素分子中治療瘧疾的活性基團(tuán)是過氧基
B.雙氫青蒿素分子比青蒿素分子多1個(gè)手性碳原子
C.理論上每摩爾青蒿素水解需要消耗1molNaOH
D.每摩爾雙氫青蒿素可以與1molNaHCO3反應(yīng)生成1molCO2

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