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造成酸雨的主要物质是NO2和SO2,某科研小组进行如下研究。 (1)处理二氧化硫...

造成酸雨的主要物质是NO2SO2,某科研小组进行如下研究。

1)处理二氧化硫通常是先在水中把它氧化成硫酸,再用NH3•H2O吸收。已知2NH3•H2O(aq)+H2SO4(aq)=(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)   ΔH=-24.2kJ/mol,中和热ΔH=-57.3kJ/mol1molNH3•H2O理论上完全电离时需要吸收的热量为___

2)常温下也可以用NaOH溶液直接吸收SO2,在吸收过程中,溶液pHn(SO32-)n(HSO3-)变化关系如下表:

n(SO32-)n(HSO3-)

8812

11

1288

pH

8.2

7.4

6.0

 

①当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度由大到小排列顺序为___

②当向NaOH溶液中通入足量的SO2时,得到NaHSO3溶液,在pH47之间电解,硫元素在阴极上被还原为Na2S2O4,这是电化学脱硫技术之一。写出该阴极的电极反应式___

3)向容积为2L,密闭容器中分别充入0.20molNO20.4molSO2,发生SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)   ΔH=-41.8kJ/mol在不同温度下测定同一时刻NO2的转化率,结果如图所示。

ac两点反应速率大小关系:v(a)___v(c)(“>”“<”“=”)

②温度为T2时,该反应的平衡常数为___。若在此温度下,保持容器的容积不变,再向容器中充入0.10molNO20.2molSO2NO2的转化率___(增大”“减小不变”)

 

45.2kJ c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-) 2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O < 不变 【解析】 (1)中和热△H=-57.3KJ/mol,但是弱碱的电离吸热,根据题干信息写出反应的热化学方程式,然后利用盖斯定律计算出1mol NH3•H2O理论上完全电离时需要吸收的热量; (2)①吸收液呈中性时,溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠,电离与水解的程度相等,结合电荷守恒解答; ②据阴极得电子发生还原反应分析; (3)①温度越高化学反应速率越快; ②n变(NO2)=0.2mol×80%=0.16mol SO2+NO2=SO3+NO 开始(n) 0.2 0.4 0 0 变 化 0.16 0.16 0.16 0.16 2min 末 0.04 0.24 0.16 0.16, K=;再向容器中充入0.10molNO2和0.2molSO2,相对于增大压强,平衡不移动,据此分析解答; (1) NH3•H2O (aq)与H2SO4 (aq)反应生成1mol正盐的△H=−24.2kJ/mol,则:2NH3•H2O(aq)+H2SO4(aq)=(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-24.2kJ/mol, 即:2 NH3•H2O (aq)+2H+=2 NH4+ (aq)+2 H2O (l)△H=−24.2kJ/mol, 整理可得:NH3•H2O (aq)+H+= NH4+ (aq)+ H2O (l)△H= −12.1kJ/moL (1);H+ (aq)+OH−(aq)= H2O (l)△H= −57.3kJ/mol(2);(1)−(2)可得:NH3•H2O (aq)= NH4+ (aq)+OH−(aq),△H=+45.2kJ/mol,所以NH3•H2O在水溶液中需要吸收的热量为45.2kJ; 故答案为:45.2kJ; (2)①SO32-+ H2O ⇌HSO3-+OH−, HSO3-⇌H++ SO32-,亚硫酸两步水解,第一步水解远远大于第二步水解,则离子浓度为c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-); 故答案为:c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-); ②据阴极得电子发生还原反应,故电极方程式为2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O; 故答案为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O; (3)①温度越高化学反应速率越快,故υ(a)<υ(c), 故答案为:<; ②n变(NO2)=0.2mol×80%=0.16mol SO2+NO2=SO3+NO 开始(n) 0.2 0.4 0 0 变 化 0.16 0.16 0.16 0.16 2min 末 0.04 0.24 0.16 0.16, K=== ; 再向容器中充入0.10molNO2和0.2molSO2,相对于增大压强,平衡不移动,故转化率不变; 故答案为:;不变;  
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国际气候变化经济学报告中显示,大气中CO2浓度每增加一倍,可使地表平均温度上升56℃。为减少温室效应的加剧,需将工业生产中产生的CO2分离出来加以利用。回答下列问题:

1)在500℃时,Li4SiO4与低浓度的CO2反应生成两种锂盐,待该反应达到化学反应的限度后,升温至700℃,两种锂盐反应放出高浓度的CO2,而Li4SiO4可循环利用。写出700℃时两种锂盐反应的化学方程式___

2CO2NH3反应可合成化肥。

①已知:2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s)    H=-159.5kJ•mol-1

NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)    H=+116.5kJ•mol-1

H2O(l)=H2O(g)    H=+44.0kJ•mo1-1

CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)H=___kJ•mol-1

②将足量CO2通入饱和氨水中可制得碳铵(NH4HCO3)。已知室温下Kb(NH3•H2O)=1.8×10-5Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,则0.0.1mol•L-1NH4HCO3溶液室温下呈___ (酸性中性碱性”)

3)在一定条件下,CO2H2可用于合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积可变的恒压密闭容器中,该反应在不同温度、不同投料比[]达平衡时CO2的转化率[α(CO2)]如图1所示。

该反应的H___0(“>”“=”“<”)

500K、投料比[]=3时,H2的平衡转化率为___;设总压强为P0,则化学平衡常数Kp=___(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)

③直接甲醇燃料电池(DMFC)具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。该电池使用合适的合金为电极,以氢氧化钠溶液、甲醇、空气为原料。写出其负极电极反应式___

4)在TiO2/Cu2Al2O4为催化剂时,CO2CH4可反应生成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图2所示。300400℃时,影响乙酸生成速率的主要因素是___(温度催化剂”)

 

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CO2与人们的日常生活、生产和科学研究密不可分,综合利用CO2是解决能源问题的有效途径之一。回答下列问题:

1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,能得到较纯的CO2,有关反应如下:

CaSO4(s)+4CO(g)=CaS(s)+4CO2(g)  ΔH1=-189.2kJ•mol-1(主反应)

CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)  ΔH2=+210.5kJ•mol-1(副反应)

CO(g)=C(s)+CO2(g)  ΔH3=-86.2kJ•mol-1(副反应)

则反应2CaSO4(s)+7CO(g)=CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)ΔH=___

2)已知CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)  ΔH。向一密闭容器中充入一定量的CO2H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时测得c(CO2)=0.2mol•L-1c(H2)=0.8mol•L-1c(H2O)=1.6mol•L-1。若200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的ΔH___(“>”“<”)0

3)一定条件下,CO2还可以转化为低碳烯烃,反应的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)  ΔH,在两个容积均为2L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比[]充入H2CO2CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。

x___(“>”“<”“=”)2.0

②若起始加入的CO2H2的物质的量分别为1mol2mol,则P点时的平衡常数K=___

③比较P点和Q点的化学平衡常数:Kp___(“>”“<”“=”)KQ,理由是___

4)据报道,以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料,其原理如图所示。

a极发生___(氧化还原”)反应。

②电解时,b极上生成乙烯的电极反应为___

 

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二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

1)以CO2NH3为原料合成尿素[CO(NH2)2]的技术已十分成熟。已知:

2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)   H=-159.47 kJ•mol-1

NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)   H=+28.49kJ•mol-1

H2O(g)=H2O(l)   H=-88.0kJ•mol-1

NH3CO2合成尿素和气态水的热化学方程式为___

2)已知:工业上在120℃条件下利用NH3CO2合成尿素。在恒温恒容条件下,下列能说明合成尿素反应达平衡的是___

A.NH3CO2的比例保持不变

B.混合气体的压强不再发生变化

C.2v(NH3)()=v(CO2)()

D.混合气体的密度不再改变

3)氨碳比[]对合成尿素有重要影响。恒温恒容条件下,在一个2L的密闭容器中将总物质的量为nmolNH3CO2以不同的氨碳比进行反应,NH3的转化率变化如图所示;当[]=2时,平衡吋测得尿素的物质的量为1mol,则n=___。此温度下该反应的化学平衡常数K=___

4)研究人员设计出一种新型太阳能电池,能直接把CO2H2O转化为COH2O2,原理如图所示,该装置中能量转化方式为___,催化剂b表面的电极反应式为___

 

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磷酸是重要的化学试剂和工业原料。请回答下列问题:

1)已知:25℃时,磷酸和氢氟酸的电离常数如下表所示。

物质

H3PO4

HF

电离常数

Ka1=7.1×10-3Ka2=6.3×10-8Ka3=4.2×10-13

Ka=6.6×10-4

 

NaF溶液中滴加少量H3PO4溶液,反应的离子方程式为___

2)已知:Ⅰ.CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l)   ΔH=-271kJ•mol-1

.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)   ΔH=-937kJ•mol-1

则:①工业上用Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为___

②一定条件下,在密闭容器中只发生反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率___(增大”“减小不变,下同)HF的平衡浓度___

(3)工业上用磷尾矿制备Ca5(PO4)3F时生成的副产物CO可用于制备H2,原理为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)   ΔH

①一定温度下,向10L密闭容器中充入0.5molCO1molH2O(g)2min达到平衡时,测得02min内用CO2表示的反应速率v(CO2)=0.02mol•L-1•min-1。则CO的平衡转化率α=___;该反应的平衡常数K=___

②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的()=yCO的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。则:该反应的ΔH___0(“>”“<”“=”,下同)a___1,理由为___

 

 

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随着大气污染的日趋严重,国家拟于十二五期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%,二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅减少。

1)在恒温,容积为1L恒容容器中,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示(已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  ΔH=-196.6kJ•mol-1),请回答下列问题:

写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:___

②ΔH 2=___kJ•mol-1

③在相同条件下,充入1molSO30.5molO2,则达到平衡时SO3的转化率为___;此时该反应___(放出吸收”)___kJ的能量。

2)中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%50%

CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO23molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH=-49.0kJ•mol-1,测得CO2CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3min9minv(H2)=___mol•L-1•min-1

②能说明上述反应达到平衡状态的是___(填编号)

A.反应中CO2CH3OH的物质的量浓度之比为11

B.混合气体的密度不随时间的变化而变化

C.单位时间内消耗3molH2,同时生成1molH2O

D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

③为加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有___(填编号)

A.升高温度   B.缩小容器体积   C.再充入水蒸气   D.使用合适的催化剂

3)工业上,CH3OH也可由COH2合成。参考下表中合成反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是___

温度/

0

100

200

300

400

平衡常数

667

13

1.9×10-2

2.4×10-4

1×10-5

 

A.该反应正反应是放热反应

B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行,说明该反应ΔS<0

C.T℃时,1L密闭容器中,投入0.1molCO0.2molH2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100

D.工业上采用稍高的压强(5MPa)250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高

 

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