汽车尾气排放的一氧化碳、氮氧化物等气体已成为大气污染的主要来源。德国大众汽车尾气检测造假事件引起全世界震惊。根据下列示意图回答有关问题:
(1)汽车发动机工作时会引发N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H = +180 kJ·mol-1,其能量变化示意图如下:
则NO中氮氧键的键能为 kJ·mol-1。
(2)空燃比过小易产生CO。有人提出可以设计反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)来消除CO的污染。判断该设想是否可行,并说出理由 。
(3)利用活性炭涂层排气管处理NOx的反应为:xC(s)+2NOx(g)N2(g)+xCO2 (g) ∆H= -b kJ·mol-1。若使NOx更加有效的转化为无毒尾气排放,以下措施理论上可行的是 。
A.增加排气管长度 B.增大尾气排放口
C.升高排气管温度 D.添加合适的催化剂
(4)催化装置中涉及的反应之一为:2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) 。
①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系,得到图28-1所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是 。
②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图28-2所示。则前10 s 内,CO和NO百分含量没明显变化的原因是 。
③研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了以下三组实验:
根据坐标图28-3,计算400K时该反应的平衡常数为 ;并在图中画出上表中的实验II、III条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图(标明各条曲线的实验编号)。
I.2013年6月“蛟龙”号载人潜水器投入应用后,计划每年将有4至5个月的海上时间用于深海探矿。
(1)“蛟龙”号外壳是用特殊的钛铝合金材料制成,它可以在深海中承受700个大气压的压力。
①铝元素在周期表中的位置是 。
②工业上可以用电解法或金属热还原法制金属钛。电解熔融的TiCl4可以制得金属钛,则TiCl4为 化合物(填“离子”或“共价”);在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛,该反应的化学方程式 。
(2)锰结核中的黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是海洋矿物中的一种,它是制取铜及其化合物的主要原料之一。据报道,有一种名叫Thibacillus ferroxidans的细菌,在硫酸溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。若CuFeS2中Fe的化合价为+2,试配平该反应的化学方程式:
CuFeS2+ H2SO4+ O2 = CuSO4+ Fe2(SO4)3+ H2O
II.(12分)无机盐X仅由三种短周期元素组成,其相对分子质量为238,原子个数比为1︰1︰4。将23.8gX与水共热,生成一种有特殊臭味的气体单质A和某强酸的酸式盐溶液B,B的焰色反应呈黄色,在溶液B中加入足量的BaCl2溶液,产生46.6g白色沉淀。请推测并回答:
(1)单质A有很强的氧化性,可用于净化空气,饮用水消毒等。A中组成元素的简单离子结构示意图为 。
(2)X的化学式 。
(3)实验室可通过低温电解B溶液制备X。该电解反应的化学方程式 。
(4)X氧化能力强,对环境友好,可用于脱硝、脱硫。在碱性条件下,X氧化NO的离子方程式 。
(5)X溶液与铜反应时先慢后快。某同学认为除反应放热这一因素外,还有一种可能是反应生成的Cu2+对后续反应起催化作用,为此他设计了如下实验方案:取少量铜粉置于试管中,先加入少量CuSO4溶液,再加入X溶液,振荡,观察现象。若加入硫酸铜溶液的反应快,说明Cu2+起了催化作用,反之Cu2+不起作用。写出X与铜反应的化学方程式 ,判断该同学设计的验证方法合理性并说明理由 。
有机物X是合成药物沐舒坦的中间体,其合成路线如下:
请回答:
(1)X中含氮官能团的名称是 。
(2)反应①的试剂和条件是 。
(3)反应①~⑤中属于取代反应的是 (填反应序号)。
(4)反应⑤的化学方程式 。
(5)反应②和③的顺序不能颠倒,理由是 。
(6)写出符合下列要求A的所有同分异构体结构简式 。
i. 苯环上的一氯取代物有四种;
ii. 既能与酸反应,又能与碱反应,且与NaOH反应的物质的量之比为1∶2。
硼氢化钠(NaBH4)为白色粉末,容易吸水潮解,可溶于异丙胺(熔点:-101℃,沸点:33℃),在干空气中稳定,在湿空气中分解,是无机合成和有机合成中常用的选择性还原剂。某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO2)为主要原料制备NaBH4,其流程如下:
下列说法不正确的是
A.实验室中取用少量钠需要用到的实验用品有镊子、滤纸、玻璃片和小刀
B.操作②、操作③分别是过滤与蒸发结晶
C.反应①加料之前需将反应器加热至100℃以上并通入氩气
D.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
常温常压下,将NH3缓慢通入饱和食盐水中至饱和,然后向所得溶液中缓慢通入CO2,整个实验进程中溶液的pH随通入气体体积的变化曲线如图所示(实验中不考虑氨水的挥发)。下列叙述不正确的是
A.由a点到b点的过程中,溶液中增大
B.由图可知(NH4)2CO3溶液显碱性、NH4Cl溶液显酸性
C.c点所示溶液中,c(NH4+)> c(CO32-) > c(OH-) >c(H+)
D.d点所示溶液中,c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)
一种酸性“二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点,其电池原理如图所示。下列有关该电池的说法不正确的是
A.多孔碳a能增大气固接触面积,提高反应速率,该电极为负极
B.电极b上发生的反应为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+
C.H+由b电极向a电极迁移
D.二甲醚直接燃料电池能量密度( kW·h·kg-1)约为甲醇(CH3OH)直接燃料电池能量密度的1.4倍