2023届高考化学二轮复习微主题热练17化学工艺流程——陌生图像分析作业含答案

这是一份2023届高考化学二轮复习微主题热练17化学工艺流程——陌生图像分析作业含答案，共8页。试卷主要包含了 含NO烟气需要处理后才能排放等内容，欢迎下载使用。

1. 利用汽车燃油不完全燃烧产物中的CO、CH(还原性的碳氢化合物)作还原剂，在三元催化器作用下可高效去除汽车尾气中的NOx。已知：可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比。CO、CH及NOx转化效率随空燃比的变化关系如图所示。当空燃比大于15时，NOx转化效率降低，其可能原因是____________________________________。
2. 以废旧磷酸亚铁锂正极材料(主要成分为LiFePO4，含炭黑、铝等杂质)为原料可制备LiOH溶液和FePO4。
“沉铁”时铁、磷的沉淀率随溶液pH的变化如图所示。pH＞2.5后磷元素的沉淀率逐渐下降，原因是_______________________________________。
3. 一种固定烟气中CO2的工艺流程如下：
(1)“反应Ⅱ”中，溶液的pH和导电能力随时间的变化如图1所示，导电能力初始时快速降低，后来逐渐上升的原因是________________________________。
图1
(2)CaCO3可用于调节废水的pH，以除去其中的Fe3＋，溶液pH对除铁效率影响如图2所示。除铁时pH稍大会生成Fe(OH)3胶体，显著降低除铁效率，其原因是________________________________________。
图2
4. 氮是生命体的重要组成元素，自然界中氮的循环对于生命活动有重要意义。废水中氨氮(以NH3或NHeq \\al(＋,4)形式存在)含量过高，直接排放会造成水体富营养化。用NaClO可以将氨氮氧化去除，已知NH3比NHeq \\al(＋,4)更易被氧化。NaClO除去水中氨氮的反应过程如下：
NaClO＋H2O===NaOH＋HClO
NH3＋HClO===NH2Cl＋H2O
2NH2Cl＋HClO===N2↑＋3HCl＋H2O
(1)控制含氨氮废水的量和加入NaClO的量一定，测得反应相同时间，氨氮的去除率与溶液初始pH的关系如图1所示。
图1
①当pH<6时，氨氮去除率随溶液pH升高而升高的原因是_______________________________________。
②当pH>10时，氨氮去除率随溶液pH升高而降低的原因是________________________________。
(2)控制溶液的pH＝7，测得反应相同时间，溶液中的氨氮、总氮(所有含氮微粒)的去除率随初始eq \f(mNaClO,mNH3)的比例如图2所示。当eq \f(mNaClO,mNH3)>7.6，随eq \f(mNaClO,mNH3)的增大，氨氮去除率始终接近100%，而总氮去除率逐渐降低的原因是______________________________________。
图2
(3)NaClO与NH3恰好完全反应时，eq \f(nNaClO,nNH3)的理论值是1.5。 控制溶液的pH＝7，测得反应相同时间，溶液中余氯含量与投入eq \f(nNaClO,nNH3)的比值关系如图3所示。水中的余氯的计算方法是向水中加入足量KI，生成的I2的物质的量看成是水中Cl2的物质的量。当eq \f(nNaClO,nNH3)＝1时，溶液中余氯含量较大的原因是______________________________________________。
图3
5. 含NO烟气需要处理后才能排放。湿法氧化法处理含NO烟气。酸性条件下，用NaClO2作氧化剂将NO氧化为NOeq \\al(－,3)，并放出热量(2H2O＋3ClOeq \\al(－,2)＋4NO===4NOeq \\al(－,3)＋3Cl－＋4H＋)。向NaClO2溶液中加入Fe3＋，会发生反应Fe3＋＋ClOeq \\al(－,2)===Fe2＋＋ClO2↑。控制其他条件相同，分别以NaClO2溶液和含少量Fe3＋的NaClO2溶液为吸收剂，测得相同时间内，NO的氧化率随起始NaClO2溶液浓度的变化如图1所示。
图1
(1)NO的氧化率随起始NaClO2溶液浓度的增大而增大的原因是________________________________________。
(2)起始NaClO2溶液的浓度相同时，含Fe3＋的NaClO2溶液作为吸收剂，NO的氧化率更高，原因是________________________________________。
(3)以NaClO2溶液为吸收剂，NO的氧化率随温度的变化情况如图2所示。温度超过60 ℃后，NO氧化率下降，试解释其原因：__________________________。
图2
6. 钴在冶金、化工及航天航空技术等领域应用广泛。从废旧锂离子电池中回收钴的实验方法为：将废旧锂电池处理分离得到的活性物质(主要成分是LiCO2，不溶于水)与足量20%的过氧化氢溶液混合，用酸调节溶液的pH≤4，恒温水浴两小时。用柠檬酸(弱酸)调节溶液的pH，柠檬酸的浓度对C2＋浸出率的影响如图1所示。
(1)当柠檬酸的浓度超过1 ml/L时，C2＋浸出率几乎不变的原因是_______________________________________________________。
图1
(2)现用锌棒做阳极、石墨做阴极电解柠檬酸酸浸后的溶液，可以将C2＋还原为C单质。不同pH的溶液中C2＋残留率随时间的变化如图2所示。结果表明pH＝4时电解效果最好，原因是_______________________________[已知：c(Zn2＋)为1 ml/L时，Zn2＋开始沉淀的pH为5.4]。
图2
7. Na2FeO4可通过Fe3＋与NaClO在碱性溶液中反应制备。Na2FeO4和NaClO均可用于氧化去除高氯(含高浓度Cl－)废水中的有机物。
用NaClO处理高氯废水中的有机物时，研究了“NaClO”和“Fe3＋＋NaClO”两种体系对高氯废水中有机物的氧化率(废水中被氧化有机物的量占废水中有机物总量的百分率)。
①当废水pH<6时，仅使用NaClO处理高氯废水，有机物的氧化率较低，其原因是________________________________________。
②当n(NaClO)相同时，使用“NaClO”与“Fe3＋＋NaClO”处理高氯废水，废水中有机物的氧化率随废水pH的变化如图所示。与“NaClO”体系相比，“Fe3＋＋NaClO”体系中有机物氧化率随着废水pH升高显著增大的可能原因是______________________________________________。
8. 去除烟气中的氮氧化物(NO、NO2)是当前环境保护研究的热点课题。工业上用金属络合物来吸附氮的氧化物是当今烟气处理的重要研究课题。铁元素与EDTA络合物中，只有亚铁络合物[Fe(Ⅱ)EDTA]能吸附氮氧化物，相同条件下氮氧化合物的去除率与烟气中的氧气含量的变化如图所示：
无氧烟气的氮氧化物去除率低于2%的含氧烟气的原因是___________________________________。8%的含氧烟气的氮氧化物去除率低于2%的含氧烟气的原因是_______________________________________。
微主题热练17 化学工艺流程——陌生图像分析
1. O2含量较高，燃油能充分燃烧，产物中生成CO、CH的量较少，被还原的NOx的量减少；O2量增多，与N2反应生成NOx的量增多
【解析】 由图可知，当空燃比>15时，NOx转化率降低，但CO、CH的转化率并未减小，可知CO、CH与其他物质仍在反应，结合CO和碳氢化合物能与氧气反应可判断，可能是与空气中的氧气反应导致，同时氧气的量增加，与N2反应生成的NOx量增多，导致NOx转化率下降。
2. pH＞2.5后，部分铁元素以Fe(OH)3形式存在，降低了磷元素的沉淀率
【解析】 pH＞2.5后磷元素的沉淀率逐渐下降，原因可能是碳酸钠水解产生的氢氧根离子浓度增大，与铁离子反应生成氢氧化铁沉淀，从而使留在溶液中的磷酸根离子浓度增加，降低了磷元素的沉淀率。
3. (1)初始时快速降低，是由于NHeq \\al(＋,4)、COeq \\al(2－,3)(或HCOeq \\al(－,3))等离子浓度因反应快速降低所致，后来由于氨水的电离及过量Ca(OH)2的电离导致离子浓度增大，导电能力逐渐上升
(2)Fe(OH)3胶粒小不易过滤；Fe(OH)3胶粒吸附离子带相同电荷相互排斥，导致沉淀速率慢(其他合理答案也可)
【解析】 (1)反应Ⅰ后的溶液中主要含有NHeq \\al(＋,4)和COeq \\al(2－,3)，加入石灰乳时生成CaCO3沉淀和弱电解质NH3·H2O，故初始时溶液中的NHeq \\al(＋,4)、COeq \\al(2－,3)浓度因反应快速降低而导致导电能力快速下降；后来加入过量的 Ca(OH)2，由于生成氨水的电离及过量Ca(OH)2的电离导致离子浓度增大，导电能力逐渐上升。(2)由于pH稍大会生成 Fe(OH)3 胶体，而Fe(OH)3胶粒小不易过滤，Fe(OH)3胶粒吸附离子带相同电荷相互排斥，导致沉淀速率慢等，从而使得除铁效率较低。
4. (1)①pH升高，NHeq \\al(＋,4)水解生成NH3，NH3浓度增大，NH3比NHeq \\al(＋,4)更易被氧化 ②pH升高，HClO转化为ClO－，氧化NH3的HClO浓度变小 (2)部分氮元素被氧化为氮的含氧酸盐，仍然留在水溶液中 (3)NH2Cl具有氧化性，能将KI氧化为I2
【解析】 (1)①pH＜6时，随着溶液pH升高，铵根离子水解程度增大，溶液中氨气浓度增大，由于NH3比NHeq \\al(＋,4)更易被氧化，故氨氮的去除率升高；②当pH>10时，溶液中的部分HClO变成ClO－，c(HClO)减小，氨氮去除率降低。(2)eq \f(mNaClO,mNH3)的增大，部分氮元素被氧化为氮的含氧酸盐，仍然留在水溶液中，氨氮去除率始终接近100%，而总氮去除率逐渐降低。(3)当eq \f(nNaClO,nNH3)＝1时反应生成NH2Cl，NH2Cl具有氧化性，能将KI氧化为I2，溶液中消耗氯气的量减少，余氯含量较大。
5. (1)NaClO2溶液浓度越大，NaClO2氧化NO速率越大，NO氧化率增大 (2)Fe3＋会与ClOeq \\al(－,2)反应生成ClO2，ClO2与NO反应更快 (3)ClOeq \\al(－,2)或ClO2与NO反应为放热反应，温度过高不利于脱硝平衡正向进行；温度过高，NO在吸收液中的溶解度降低。
【解析】 (1)NaClO2氧化NO速率与NaClO2溶液浓度有关，NaClO2浓度越大，化学反应速率越大，NO氧化率增大。(2)由②中的反应可知，Fe3＋会与ClOeq \\al(－,2)反应生成ClO2，ClO2与NO反应更快，从而导致NO的氧化率更高。(3)温度越高，NO的氧化率降低，说明氧化NO的反应为放热反应，温度过高不利于脱硝平衡正向进行；由于NO在溶液中先溶解后被氧化，而温度过高时，NO在吸收液中的溶解度降低，也导致NO的氧化率降低。
6. (1)柠檬酸是弱酸，在浓度达到1 ml/L时，电离度达到最大，柠檬酸浓度继续增大，电离度减小，H＋的物质的量浓度几乎保持不变，因此浸出率就没有再增加 (2)随着阳极锌的溶解，溶液中锌离子浓度逐渐增大，在一定pH的水溶液中生成Zn(OH)2沉淀覆盖在锌电极表面，阻碍电解反应的进一步进行，所以pH＝4时电解效果最好
【解析】 (1)由浸出C2＋反应可知，随着c(H＋)的增大，反应正向进行程度增大，c(C2＋)逐渐增大，但因为柠檬酸是弱酸，在浓度达到1 ml/L时，电离度达到最大，当柠檬酸浓度继续增大，电离度减小，c(H＋)几乎保持不变，因此浸出率就没有再增加。(2)因为c(Zn2＋)为1 ml/L时，Zn2＋开始沉淀的pH为5.4，随着阳极锌的溶解，溶液中c(Zn2＋)逐渐增大，在一定pH的水溶液中生成Zn(OH)2沉淀覆盖在锌电极表面，阻碍电解反应的进一步进行，如果H＋浓度越大，则生成的Zn(OH)2越少，所以pH＝4时电解效果最好。
7. ①酸性条件下ClO－与Cl－反应生成Cl2逸出 ②随着废水pH的增大，Fe3＋与ClO－反应生成的FeOeq \\al(2－,4)浓度增大，FeOeq \\al(2－,4)氧化废水中有机物的反应速率更大
【解析】 ①酸性条件下，加入的ClO－与高氯废水中的Cl－反应生成Cl2而导致用于氧化有机物的NaClO的减少，从而导致有机物的氧化率较低；②随着废水pH的增大，Fe3＋与ClO－反应生成的FeOeq \\al(2－,4)浓度增大，FeOeq \\al(2－,4)氧化废水中有机物的反应速率更大。
8. 烟气中少量的氧气能将NO氧化成NO2，NO2在水中的溶解度大于NO(NO2更易被吸附)，所以氮氧化物去除率高 烟气中过量的氧气能将Fe2＋氧化成Fe3＋，Fe3＋的EDTA络合物不能吸附氮氧化物，所以氮氧化物去除率低。