【題目】合成氨廠和硝酸廠的煙氣中含有大量的氮氧化物(NOx),脫硝通常是指將煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)的化學(xué)過(guò)程。
(1)選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前最成熟的脫硝技術(shù),即在金屬催化劑的作用下,用還原劑(如NH3)選擇性的與NOx反應(yīng)生成N2和H2O。
已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJmol-1
N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180kJmol-1
脫硝反應(yīng):4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)的△H=_______kJmol-1
(2)將amolN2和3amolH2通入一密閉容器中在不同的溫度和壓強(qiáng)下發(fā)生反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。測(cè)得平衡體系中NH3的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)如圖所示。
①下列可提高氨氣產(chǎn)率的途徑是__________。
A.盡量提高反應(yīng)溫度 B.對(duì)原料氣適當(dāng)加壓
C.采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?D.將氨氣液化,不斷移出液氨
②上圖所示平衡體系中當(dāng)NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.549和0.429時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1和K2,則K1________K2(填寫(xiě)“>”,“<”或“=”)。當(dāng)NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.600時(shí),容器的體積為2L,此時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________。
(3)常溫下,將NO和H2的混合氣體通入Ce(SO4)2與Ce2(SO4)3的混合溶液中其物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖所示,
①反應(yīng)I中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______。
②寫(xiě)出該過(guò)程的總化學(xué)反應(yīng)方程式_____________________________________。
(4)直接電解吸收也是脫硝的一種方法,先用6%的稀硝酸吸收NOx,會(huì)生成HNO2(一種一元弱酸),再將吸收液導(dǎo)入電解槽中進(jìn)行電解,使之轉(zhuǎn)化為硝酸,其電解裝置如圖所示。
①圖中b應(yīng)連接電源的_______(“正極”或“負(fù)極”)。
②陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為___________________。
【答案】 -1805.5 BD > 256/3a2 2:1 2H2+2NON2+2H2O 負(fù)極 H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+
【解析】分析:本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡圖像的分析、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)的分析、電解原理的應(yīng)用。
(1)將兩個(gè)反應(yīng)依次編號(hào)為①式、②式,應(yīng)用應(yīng)用蓋斯定律,①式-②式5消去O2。
(2)采用“定一議二”法分析圖像,得出反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的特點(diǎn):正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)。
①根據(jù)勒夏特列原理,判斷改變條件后平衡移動(dòng)的方向。
②該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)減小。用三段式和化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)。
(3)根據(jù)圖示確定反應(yīng)物和生成物,對(duì)照氧化還原反應(yīng)的基本概念、運(yùn)用電子守恒。將反應(yīng)I和反應(yīng)II相加消去過(guò)程物質(zhì)得總反應(yīng)方程式。
(4)HNO2轉(zhuǎn)化為HNO3為氧化反應(yīng),電解時(shí)氧化反應(yīng)在陽(yáng)極發(fā)生,圖中a為陽(yáng)極,b為陰極。
詳解:(1)將反應(yīng)編號(hào),
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-905.5kJ·mol-1(①式)
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-1(②式)
應(yīng)用蓋斯定律,①式-②式5得,4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)ΔH=(-905.5kJ/mol)-(+180kJ/mol)5=-1805.5kJ/mol。
(2)根據(jù)圖像,在相同壓強(qiáng)下升高溫度,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
①A項(xiàng),盡量提高反應(yīng)溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NH3的產(chǎn)率減小;B項(xiàng),對(duì)原料氣適當(dāng)加壓,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NH3的產(chǎn)率增大;C項(xiàng),采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎胶獠灰苿?dòng),NH3的產(chǎn)率不變;D項(xiàng),將NH3液化,不斷移出液氨,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NH3的產(chǎn)率增大;可提高NH3產(chǎn)率的途徑是BD,答案選BD。
②根據(jù)圖像,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.549和0.429時(shí),壓強(qiáng)相同、溫度分別為400℃和450℃,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NH3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,K值減小,K1K2。設(shè)轉(zhuǎn)化N2物質(zhì)的量為xmol,用三段式
N2(g) + 3H2(g) span>2NH3(g)
n(起始)(mol)a 3a 0
n(轉(zhuǎn)化)(mol)x 3x 2x
n(平衡)(mol)a-x 3a-3x 2x
平衡時(shí)NH3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.600, =0.600,解得x=0.75a,平衡時(shí)N2、H2、NH3物質(zhì)的量依次為0.25amol、0.75amol、1.5amol,容器的體積為2L,平衡時(shí)N2、H2、NH3物質(zhì)的量濃度依次為0.125amol/L、0.375amol/L、0.75amol/L,此反應(yīng)的平衡常數(shù)K===。
(3)①根據(jù)圖示,反應(yīng)I為Ce4++H2→Ce3++H+,反應(yīng)中Ce元素的化合價(jià)由+4價(jià)降至+3價(jià),Ce4+為氧化劑,H元素的化合價(jià)由0價(jià)升至+1價(jià),H2為還原劑,根據(jù)得失電子守恒,n(Ce4+)=2n(H2),n(Ce4+):n(H2)=2:1,反應(yīng)I中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為2:1。
②根據(jù)圖示反應(yīng)I為:2Ce4++H2=2Ce3++2H+,反應(yīng)II為:4Ce3++2NO+4H+=4Ce4++N2+2H2O,將反應(yīng)I和反應(yīng)II相加消去Ce4+、Ce3+,總反應(yīng)為2H2+2NO2H2O+N2。
(4)①根據(jù)題意,電解過(guò)程中HNO2轉(zhuǎn)化為HNO3,HNO2被氧化成HNO3,電解時(shí)氧化反應(yīng)在陽(yáng)極發(fā)生,圖中a為陽(yáng)極,b為陰極,陰極與外加電源的負(fù)極相連,b應(yīng)連接電源的負(fù)極。
②陽(yáng)極HNO2失電子生成HNO3,陽(yáng)極電極反應(yīng)式為:HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】t℃時(shí),配制一組c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=1.000×10-3mol·L-1的H2CO3與HCl或H2CO3與NaOH的混合溶液,溶液中部分微粒濃度的負(fù)對(duì)數(shù)(-lgc)與pH關(guān)系如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A. pH=6.3的溶液中:c(Na+)>1.000×10-3mol·L-1
B. pH=7的溶液中:c(Na+)>c(H2CO3)>c(CO32-)
C. pH=a的溶液中:c(HCO3-)>c(Na+)>c(H+)>c(CO32-)
D. 25℃時(shí),反應(yīng)H2CO3+CO32-2HCO3-的平衡常數(shù)為1.0×104
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】FeCl2是一種常用的還原劑。實(shí)驗(yàn)室用無(wú)水氯化鐵和氯苯來(lái)制備無(wú)水FeCl2。反應(yīng)原理:2FeCl3+C6H5Cl 2FeCl2+C6H4Cl2+HCl
熔點(diǎn)(℃) | 沸點(diǎn)(℃) | 溶解性(水) | 溶解性 (乙醇) | 溶解性 (乙醚) | 其它 | |
FeCl3、FeCl2 | 易吸水 | 易溶 | 不溶 | 不溶于C6H5Cl 、C6H4Cl2 | ||
C6H5Cl | 45 | 132 | 不溶 | 易溶 | 易溶 | |
C6H4Cl2 | 53 | 173 | 不溶 | 易溶 | 易溶 |
現(xiàn)設(shè)計(jì)如下方案:在A中放入16.25 g無(wú)水氯化鐵和過(guò)量的氯苯,控制反應(yīng)溫度在128-139℃加熱3 h.冷卻、分離提純得到粗產(chǎn)品;燒杯中所得鹽酸(假設(shè)HCl完全被吸收)用AgNO3溶液滴定以測(cè)氯化鐵轉(zhuǎn)化率。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)儀器B的名稱(chēng)__________
(2)儀器C中盛裝的試劑可以是_______
A.無(wú)水氯化鈣 B.堿石灰 C.五氧化二磷 D.濃統(tǒng)酸
(3)反應(yīng)后通入N2的目的是___________
(4)已知20:時(shí)Ksp(AgCl,白色)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4,磚紅色)=3.4×10-11.
將燒杯內(nèi)溶液稀釋至100 mL,每次取25.00 mL溶液進(jìn)行滴定。選用K2CrO4做指示劑,用0.1000mol/L的硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,三次滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積為25.20 mL,則滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是______,氯化佚的轉(zhuǎn)化率是______________
(5)冷卻實(shí)驗(yàn)裝置,將三頸燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥后,得到粗產(chǎn)品,洗滌所用最佳試劑是____;回收濾液中C6H5Cl的操作方法是_____________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列各組物質(zhì)中,一定都屬于純凈物的是( 。
A.液氯和氯水
B.酒精溶液和乙醇
C.飽和食鹽水和硫酸亞鐵
D.干冰和混有冰的水
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】短周期元素X、Y、Z、M的原子序數(shù)依次增大,元素X的一種高硬度單質(zhì)是寶石,Y2+電子層結(jié)構(gòu)與氖相同,Z的質(zhì)子數(shù)為偶數(shù),室溫下M單質(zhì)為淡黃色固體,回答下列問(wèn)題:
(1)M元素位于周期表中的位置為_____________。
(2)X、Y、Z、M的原子半徑由大到小排列為____(化學(xué)用語(yǔ)回答),Z在自然界中常見(jiàn)的二元化合物是__________。
(3)X與M的單質(zhì)在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______,產(chǎn)物分子的電子式為_____,其化學(xué)鍵屬__________共價(jià)鍵(填“極性”或“非極性”)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】對(duì)下列事實(shí)的解釋正確的是()
A.SO2能使品紅溶液褪色,說(shuō)明SO2具有漂白性
B.向蔗糖中加入濃硫酸后出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象,說(shuō)明濃H2SO4具有吸水性
C.用HF來(lái)刻蝕玻璃,說(shuō)明SiO2是堿性氧化物
D.雨水顯酸性是因?yàn)槲樟丝諝庵械?/span>CO2,pH小于1的雨水稱(chēng)為酸雨
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】研究者設(shè)計(jì)利用芳香族化合物的特殊性質(zhì)合成某藥物,其合成路線如下(部分反應(yīng)試劑和條件已省略):
已知:Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列問(wèn)題:
(1)B的名稱(chēng)是____________________。
(2)反應(yīng)②和⑤所屬的反應(yīng)類(lèi)型分別為____________、_____________。
(3)反應(yīng)④所需的條件為___________,E分子中官能團(tuán)的名稱(chēng)為_________________。
(4)反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為________________________________。
(5)芳香族化合物X是C的同分異構(gòu)體,X只含一種官能團(tuán)且1mol X與足量NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)生成2 molCO2,則X的結(jié)構(gòu)有__________種。其中核磁共振氫譜顯示有4組峰,且峰面積之比為3 :2 : 2 :1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____________、_____________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列說(shuō)法正確的是( )
A. 自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)
B. 化學(xué)反應(yīng)不一定都有能量變化
C. 升高溫度,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率一定增大
D. 一般使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,增大活化分子百分?jǐn)?shù),從而提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】常溫下,現(xiàn)有0.1mol·L-1NH4HCO3溶液,pH=7.8。已知含氮(或含碳)各微粒的分布分?jǐn)?shù)(平衡時(shí),各微粒濃度占總微粒濃度之和的分?jǐn)?shù))與pH的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A. 當(dāng)pH=9時(shí),溶液中存在下列關(guān)系:c(NH4+)>c(HCO3-)>c(NH3·H2O)>c(CO32-)
B. NH4HCO3溶液中存在下列關(guān)系:<1
C. 向pH=6.5的上述溶液中逐滴滴加氫氧化鈉溶液時(shí),NH4+和HCO3-濃度逐漸減小
D. 分析可知,常溫下水解平衡常數(shù)Kh(HCO3-)的數(shù)量級(jí)為10-7
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