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    2020版高考一轮复习化学江苏专版学案:专题十第五题化学反应原理题型研究

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    2020版高考一轮复习化学江苏专版学案:专题十第五题化学反应原理题型研究

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    第五题
    化学反应原理题型研究
    [试题特点]
    —————————————————————————————————————
    这一类试题将有关化学反应原理融合到化工生产流程中。试题设问较多,考査的内容较多,导致思维转换角度较大;试题的难度较大,对思维能力的要求较高。这类试题具有较大的综合性,能很好地考査考生应用化学知识解决实际问题的能力。主要是由“热化学方程式的书写或反应热计算”“电极反应或电池总反应”“陌生离子方程式或化学方程式的书写”“影响化学反应速率和化学平衡的因素”“根据化学原理回答相关问题”等组成。
    [做真题—明考查特点]
    1.(2018·江苏高考)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
    (1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
    2NO2(g)+H2O(l)===HNO3(aq)+HNO2(aq)
    ΔH=-116.1 kJ·mol-1
    3HNO2(aq)===HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)
    ΔH=75.9 kJ·mol-1
    反应3NO2(g)+H2O(l)===2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=________ kJ·mol-1。
    [考查盖斯定律计算反应热]
    (2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:____________________________________________。
    [考查电解池电极反应式的书写]
    (3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式:_____________________________________________。
    [考查陌生化学方程式的书写]
    (4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
    ①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1 mol N2时,转移的电子数为________ mol。
    [考查陌生氧化还原反应转移电子数的计算]
    ②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。


    反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250 ℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___________________;当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________。
    [考查化学反应速率的影响因素]
    解析:(1)将题给三个热化学方程式依次编号为①、②和③,根据盖斯定律可知,③=(①×3+②)/2,则ΔH=(-116.1 kJ·mol-1×3+75.9 kJ·mol-1)/2=-136.2 kJ·mol-1。(2)由题给信息可知,反应物为HNO2(弱酸),生成物为HNO3,因此阳极反应式为HNO2-2e-+H2O===3H++NO。(3)由题给信息可知,反应物为HNO2、(NH2)2CO,生成物为CO2和N2,根据氧化还原反应方程式的配平方法可写出该反应的化学方程式为2HNO2+(NH2)2CO===2N2↑+CO2↑+3H2O。(4)①NH3中N的化合价为-3,NO2中N的化合价为+4,N2中N的化合价为0,每生成1 mol N2,有的N由-3价变为0价,被氧化的N的物质的量为 mol,因此每生成1 mol N2转移的电子数为 mol。②温度升高,反应速率增大,同时催化剂的活性增大也会提高反应速率。一段时间后催化剂活性增大幅度变小,主要是温度升高使反应速率增大。当温度超过一定值时,催化剂的活性下降,同时氨气与氧气能够反应生成NO而使反应速率减小。
    答案:(1)-136.2
    (2)HNO2-2e-+H2O===3H++NO
    (3)2HNO2+(NH2)2CO===2N2↑+CO2↑+3H2O
    (4)① ②迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大 催化剂活性下降;NH3与O2反应生成了NO
    2.(2017·江苏高考)砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素,使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。
    (1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合,搅拌使其充分反应,可获得一种砷的高效吸附剂X,吸附剂X中含有CO,其原因是____________________________。
    [考查化学反应的机理]
    (2)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图1和图2所示。


    ①以酚酞为指示剂(变色范围pH 8.0~10.0),将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中,当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为__________________________________。
    [考查陌生离子方程式的书写]
    ②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO+H+的电离常数为Ka1,则pKa1=________(pKa1=-lg Ka1)。
    [考查电离平衡常数]
    (3)溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH=7.1时,吸附剂X表面不带电荷;pH>7.1时带负电荷,pH越高,表面所带负电荷越多;pH7.1时,pH越高,吸附剂X所带负电荷越多,则吸附剂X与HAsO静电斥力增强。②在pH为4~7时,吸附剂X表面带正电荷,从图2知,pH在4~7之间时,吸附剂X吸附H2AsO和HAsO;从图1知,pH在4~7之间时,三价砷主要以分子形式存在,吸附剂X不会吸附分子。加入氧化剂,可以将三价砷转化为五价砷,而被吸附剂X吸附。
    答案:(1)碱性溶液吸收了空气中的CO2 
    (2)①OH-+H3AsO3===H2AsO+H2O ②2.2
    (3)①在pH 7~9之间,随pH升高H2AsO转变为HAsO,吸附剂X表面所带负电荷增多,静电斥力增加
    ②在pH 4~7之间,吸附剂X表面带正电,五价砷主要以H2AsO和HAsO阴离子存在,静电引力较大;而三价砷主要以H3AsO3分子存在,与吸附剂X表面产生的静电引力小 加入氧化剂,将三价砷转化为五价砷
    3.(2016·江苏高考)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
    (1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O转化为Cr3+,其电极反应式为__________________________。
    [考查原电池电极反应式的书写]
    (2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率,结果如下图所示。

    ①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是____________________________。
    ②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是_______________________________________。
    [考查化学反应速率的影响因素]
    (3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。
    ①一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH),其离子方程式为________________________。
    [考查陌生离子方程式的书写]
    ②纳米铁粉与水中NO反应的离子方程式为
    4Fe+NO+10H+===4Fe2++NH+3H2O
    研究发现,若pH偏低将会导致NO的去除率下降,其原因是________________________________________________________________________。
    ③相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中NO的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能原因是______________________________________________________。

    [考查影响化学反应速率的因素]
    解析:(1)由题意知,正极上Cr2O得电子生成Cr3+,其电极反应式为Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O。(2)①活性炭具有较大的表面积,吸附性很强,能吸附废水中少量的Cu2+和Pb2+。②铁的质量分数增加,形成铁炭微电池的数量减少,从而降低了反应效果,导致Cu2+和Pb2+的去除率降低。(3)①因BH中B元素的化合价为+3,则BH中H元素的化合价为-1。根据题中信息和电子守恒规律可写出该反应的离子方程式:2Fe2++BH+4OH-===2Fe+2H2↑+B(OH)。②pH偏低,即溶液的酸性增强,则易发生副反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑,导致NO的去除率降低。③水样Ⅰ和Ⅱ相比较,水样Ⅱ中含有Cu2+。由图可知,相同条件下水样Ⅱ的NO去除速率明显比水样Ⅰ快,可能是Fe与Cu2+反应:Fe+Cu2+===Fe2++Cu,析出的Cu与Fe在溶液中构成原电池,加快了Fe与NO的反应,也可能是析出的Cu或原废水中的Cu2+催化了Fe与NO的反应。
    答案:(1)Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O
    (2)①活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用 ②铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少
    (3)①2Fe2++BH+4OH-===2Fe+2H2↑+B(OH) ②纳米铁粉与H+反应生成H2 ③Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO的反应(或形成的Fe­Cu原电池增大纳米铁粉去除NO的反应速率)
    [研热点—找解题策略]

    年份
    试题
    知识点
    分值
    2018
    第20题
    ①应用盖斯定律计算反应热;②电解池电极反应式的书写;③陌生化学方程式的书写;④陌生氧化还原反应转移电子数的计算;⑤化学反应速率的影响因素
    14分
    2017
    第20题
    ①化学反应的机理;②陌生离子方程式的书写;③电离平衡常数;④化学反应速率的影响因素
    14分
    2016
    第20题
    ①原电池电极反应式的书写;②化学反应速率的影响因素;③陌生离子方程式的书写
    14分

    1.热化学方程式的书写和运用盖斯定律求算反应热
    (1)计算步骤


    (2)计算方法

    2.电化学知识的应用
    (1)化学电源与电极
    原电池中负极发生氧化反应,常出现电极材料溶解、质量减轻等现象;正极发生还原反应,常出现质量不变或增重、有气体产生等现象。电解池中与电源负极连接的阴极材料不反应,与电源正极连接的阳极(除惰性电极外)材料发生氧化反应,可能出现电极溶解、质量减轻等现象。
    (2)注意变价金属电极材料
    Fe在原电池与电解池反应中发生氧化反应时只能失去2个电子生成Fe2+。
    (3)可充电电池
    可充电电池的放电反应是原电池反应,充电反应是电解池反应。放电过程中原电池的负极发生氧化反应,充电过程中电解池的阴极发生还原反应。
    3.有关化学反应速率问题
    (1)计算v(X)=,即v(X)==,计算时一定要注意容器或溶液的体积,不能忽视容器或溶液的体积V,盲目地把Δn当作Δc代入公式进行计算。
    (2)外界条件对化学反应速率的影响
    4.有关化学平衡问题
    (1)化学平衡的标志
    ①直接判断依据
    ②间接判断依据
    a.对于有有色气体存在的反应体系,如2NO2(g)N2O4(g)等,若体系的颜色不再发生改变,则反应已达平衡状态。
    b.对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应,如N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若反应体系的压强不再发生变化或平均相对分子质量不再发生变化,则说明反应已达平衡状态。
    c.对于有气体存在且反应前后气体的物质的量不发生改变的反应,如2HI(g)H2(g)+I2(g),反应过程中的任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变,故体系压强、气体的物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。
    (2)外界条件对化学平衡移动的影响规律
    温度的影响
    升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动
    浓度的影响
    增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动
    压强的影响
    增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动

    (3)化学平衡常数
    ①化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度变化无关。
    ②反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看做“1”而不代入化学平衡常数公式。
    ③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若方程式中各物质的化学计量数等比例扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
    ④若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商,用Q表示)与K比较,可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即:对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),Q=。

    ⑤利用K可判断反应的热效应
    若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;
    若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
    ⑥化学平衡常数与转化率的计算
    转化率=×100%=×100%
    产率=×100%

    化学反应原理题在背景材料上呈现新(或陌生)内容,但内在要求或者核心知识考査还是不变的,如运用化学反应原理、化学平衡和水解理论、物质制备和分离的知识等分析实际生产中的各种问题,我们千万不能被新包装所迷惑,注意联系生产实际中的各类反应原理,融会贯通,就能解决所有问题。只要我们采用各个击破的方法,搞清楚各歩知识点对应的化学反应原理,采取先分后合的方法,再根据题目要求,用简洁、准确的化学用语答题即可。
    尽管化学反应原理综合题设问较多,考査内容较多,但都是《江苏省考试说明》要求的内容,不会出现偏、怪、难的问题,因此要充满信心,分析时要冷静,不能急于求成。要总结思考的技巧和方法,答题时注意规范细致。该类题的问题设计一般没有递进性,故答题时可跳跃式解答,千万不能放弃。
    [练新题—提答题能力]
    1.(2019·常州模拟)铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛。
    (1)由辉铜矿制取铜的反应过程为
    2Cu2S(s)+3O2(g)===2Cu2O(s)+2SO2(g)
    ΔH=-768.2 kJ·mol-1
    2Cu2O(s)+Cu2S(s)===6Cu(s)+SO2(g)
    ΔH=+116.0 kJ·mol-1
    ①热化学方程式:Cu2S(s)+O2(g)===2Cu(s)+SO2(g) ΔH= ________kJ·mol-1。
    ②获得的粗铜需电解精炼,精炼时粗铜作________极。
    (2)氢化亚铜是一种红色固体,可由下列反应制备:
    4CuSO4+3H3PO2+6H2O===4CuH↓+4H2SO4+3H3PO4
    ①该反应的还原剂是____________(写化学式)。
    ②该反应每转移3 mol电子,生成CuH的物质的量为________。
    (3)氯化铜溶液中铜各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与c(Cl-)的关系如图所示。

    ①当c(Cl-)=9 mol·L-1时,溶液中主要的3种含铜物种的浓度大小关系为________________________。
    ②在c(Cl-)=1 mol·L-1的氯化铜溶液中,滴入AgNO3溶液,含铜物种间转化的离子方程式为___________________________,____________________________(任写两个)。
    解析:(1)①根据盖斯定律,将两式相加除3,得到Cu2S(s)+O2(g)===2Cu(s)+SO2(g) ΔH= kJ·mol-1=-217.4 kJ·mol-1。②电解精炼铜,粗铜作阳极,纯铜作阴极。(2)①H3PO2中P元素+1价,H3PO4中P元素+5价,化合价升高,被氧化,H3PO2为该反应的还原剂。②该反应中存在关系式:3H3PO2~4CuH~12e-,则每转移3 mol电子,生成CuH的物质的量为1 mol。(3)由图分析可知①当c(Cl-)=9 mol·L-1时,溶液中主要的3种含铜物种的浓度大小关系为c(CuCl2)>c(CuCl+)>c(CuCl)。②在c(Cl-)=1 mol·L-1的CuCl2溶液中,含铜物种主要是Cu2+、CuCl+、CuCl2,滴入AgNO3溶液,含铜物种间转化的离子方程式为CuCl++Ag+===AgCl↓+Cu2+或CuCl2+Ag+===CuCl++AgCl↓或CuCl2+2Ag+===Cu2++2AgCl↓。
    答案:(1)①-217.4 ②阳
    (2)①H3PO2 ②1 mol
    (3)①c(CuCl2)>c(CuCl+)>c(CuCl)
    ②CuCl++Ag+===AgCl↓+Cu2+ CuCl2+Ag+===CuCl++AgCl↓(或CuCl2+2Ag+===Cu2++2AgCl↓)
    2.(2019·镇江模拟)以铜为原料可制备应用广泛的氧化亚铜。
    (1)向CuCl2溶液中通入SO2可得到CuCl固体,此反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
    由CuCl水解再热分解可得到纳米Cu2O。CuCl水解为
    CuCl(s)+H2O(l)CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq)。
    该反应的平衡常数K与此温度下Kw、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的关系为K=________。
    (2)用铜作阳极,钛片作阴极,电解一定浓度的NaCl和NaOH的混合溶液可得到Cu2O,阳极及其溶液中有关转化如图1所示。
    ①阳极的电极反应式为______________________________________________。
    ②电解一段时间后,电解液补充一定量的________可恢复到原电解质溶液。
    ③溶液中Ⅲ、Ⅳ两步总反应的离子方程式为________________________________。

    (3)Cu2O与ZnO组成的催化剂可用于工业上合成甲醇:CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=a kJ·mol-1。按=2投料比将H2与CO充入V L恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。
    ①图中压强P1、P2、P3由大到小的关系是______________________________________;
    ②起始时,c(H2)=0.20 mol·L-1,c(CO)=0.10 mol·L-1。在P3及T1 ℃下反应达到平衡,此时反应的平衡常数为________。
    解析:(1) 向CuCl2溶液中通入SO2可得到CuCl固体,铜被还原,则SO2被氧化,在溶液中生成SO -,根据氧化还原反应的配平原则配平,此反应的离子方程式为2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O===2CuCl↓+SO+4H+,CuCl(s)+H2O(l)CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq),此反应的平衡常数K=c(H+)· c(Cl-)=·=。(2)①由图1分析可知阳极:CuCl--e-+Cl-===CuCl。②阳极及溶液整个过程发生反应:2Cu-2e-+2OH-===Cu2O+H2O,而阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑,因此电解一段时间后,电解液补充一定量的H2O就可恢复到原电解质溶液。③溶液中Ⅲ为CuCl+OH-===Cu(OH)Cl-+Cl-。Ⅳ为2Cu(OH)Cl-===Cu2O+2Cl-+H2O,Ⅲ×2+Ⅳ得到两步总反应的离子方程式为2CuCl+2OH-===Cu2O↓+H2O+4Cl-。(3)①相同温度下,压强越大,有利于平衡向正反应方向移动,CO的平衡转化率越大,则P1>P2>P3,②起始时,c(H2)=0.20 mol·L-1,c(CO)=0.10 mol·L-1,在P3及T1 ℃下反应,
           
    CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)
    起始/(mol·L-1) 0.10 0.20 0
    转化/(mol·L-1) 0.10×40% 0.08 0.04
    平衡/(mol·L-1) 0.06 0.12 0.04
    此时反应的平衡常数:K=≈46.3。
    答案:(1)2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O===2CuCl↓+SO+4H+ Kw×
    (2)①CuCl--e-+Cl-===CuCl ②H2O
    ③2CuCl+2OH-===Cu2O↓+H2O+4Cl-
    (3)①P1>P2>P3 ②46.3
    3.(2019·苏州模拟)锅炉水垢既会降低燃料的利用率、影响锅炉的使用寿命,还可能造成安全隐患。某锅炉水垢的主要成分有CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2、Fe2O3,用酸洗法可除去该水垢,其基本原理如图所示。

    (1)“酸洗”时,一般不选用稀硫酸的原因是____________________________________。
    (2)“不溶物”用碳酸钠溶液浸泡的目的是_________________________________(用离子方程式表示)。
    (3)为防止洗出液中的Fe3+腐蚀铁质管道,常在洗出液中加入SnCl2溶液,反应中Sn2+转化为Sn4+,则Sn2+与Fe3+反应的物质的量之比为________。
    (4) 柠檬酸(用H3R表示)可用作酸洗剂,溶液中H3R、H2R-、HR2-、R3-的含量与pH的关系如图1所示。图中a曲线所代表的微粒的百分含量随溶液pH的改变而变化的原因是__________________________________________(用平衡移动原理解释)。HR2-电离常数为Ka3,请根据图示信息计算出pKa3=________(pKa3=-lg Ka3)。
    (5)利用图2所示装置对锅炉水(含Ca2+、Mg2+、HCO)进行预处理,可有效防止锅炉水垢的形成。写出电解过程中,Ca2+形成沉淀的电极反应方程式:___________________________________________________。

    解析:(1)“酸洗”时,一般不选用稀硫酸,是因为稀硫酸与碳酸钙反应会生成微溶物硫酸钙,覆盖在反应物表面,阻止反应进一步进行。(2)水垢中CaCO3、Mg(OH)2、Fe2O3均溶于酸,CaSO4不溶,“不溶物”为CaSO4,用碳酸钠溶液浸泡,目的是将CaSO4转化为CaCO3,再用酸溶解可除去,用离子方程式表示为CaSO4+COCaCO3+SO。(3)根据得失电子守恒,Sn2+与Fe3+反应的物质的量之比为1∶2。(4)分析图1,曲线a、b、c、d分别表示H3R、H2R-、HR2-、R3-的含量,随着溶液pH增大,H3R的电离平衡H3RH2R-+
    H+向右移动,故H3R的百分含量减小;HR2-的电离表示为HR2-R3- +H+,pH=6时HR2-、R3-各占50%,即c(HR2-)=c(R3-),其电离常数为Ka3==c(H+)=10-6 mol·L-1,因此pKa3=6。(5)电解过程中,Ca2+形成沉淀CaCO3的电极反应方程式为2Ca2++2HCO+2e-===2CaCO3↓+H2↑或2H2O+2e-===H2↑+2OH-、Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O。
    答案:(1)稀硫酸与碳酸钙反应会生成微溶物硫酸钙,覆盖在反应物表面,阻止反应进一步进行
    (2)CaSO4+COCaCO3+SO (3)1∶2
    (4)随溶液pH增大,平衡H3RH2R-+H+向右移动,故H3R的百分含量减小 6
    (5)2Ca2++2HCO+2e-===2CaCO3↓+H2↑(或2H2O+2e-===H2↑+2OH-、Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O)
    4.(2019·梁丰高中月考)氮氧化物会形成光化学烟雾和酸雨,可采取下列方法对氮氧化物进行处理。
    (1)SNCR脱硝技术的原理:
    4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)===4N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1 627.2 kJ·mol-1
    6NO(g)+4NH3(g)===5N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1 807.0 kJ·mol-1
    2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)  ΔH3=-113.0 kJ·mol-1
    则6NO2(g)+8NH3(g)===7N2(g)+12H2O(g) ΔH=________ kJ·mol-1
    (2)NSR (NOx储存还原)工作原理如图1所示,NOx的储存和还原在不同时段交替进行。

    ①NOx储存转化为Ba(NO3)2过程中,参加反应的NO和O2的物质的量之比为 _________。
    ②H2还原Ba(NO3)2的过程分两步进行,图2表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应的化学方程式为____________________________________________。
    (3)SCR消除氮氧化物的反应原理:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)===4N2(g)+6H2O(g) ΔH0,则该反应能自发进行的原因是ΔS>0。③设达到平衡时CO2的转化浓度为x mol·L-1。
             CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)
    初始/(mol·L-1) 1.5 1.5 0 0
    转化/(mol·L-1) x x 2x 2x
    平衡/(mol·L-1) 1.5-x 1.5-x 2x 2x
    当反应达平衡时测得CO的体积分数为40%,即×100%=40%,解得x=1,则CO2的转化率为×100%≈66.7%。④如图4所示,CO2在阴极得到电子生成甲酸。则生成甲酸的电极反应式为CO2+2e-+H2O===HCOOH+O2-。
    答案:(1)①使气体和石灰乳充分接触,提高气体的吸收效率 ②2NO2+CaSO3+Ca(OH)2===CaSO4+Ca(NO2)2+H2O (2)S2
    (3)①CO2代替了N2,减少了N2与O2反应 ②ΔS>0
    ③66.7% ④CO2+2e-+H2O===HCOOH+O2-
    7.(2019·盐城中学练兵)废水废气对自然环境有严重的破坏作用,大气和水污染治理刻不容缓。
    (1)某化工厂产生的废水中含有Fe2+、Mn2+等金属离子,可用过硫酸铵[(NH4)2S2O8]氧化除去。
    ①过硫酸铵与Mn2+反应生成MnO2的离子方程式为____________________________。
    ②温度与Fe2+、Mn2+氧化程度之间的关系如图1所示:

    实验过程中应将温度控制在________________。Fe2+与Mn2+被氧化后形成胶体絮状粒子,常加入活性炭处理,加入活性炭的目的为______________________________________。
    ③H2O2也有较强氧化性,在实际生产中不用H2O2氧化Mn2+的原因是________________________________________________________________________。
    (2)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除废气中NO、NO2,其反应机理如图2所示。A包含物质的化学式为N2和____________________。

    (3)工业上废气中SO2可用Na2CO3溶液吸收,反应过程中溶液组成变化如图3所示。
    ①吸收初期(图中A点以前)反应的化学方程式为__________________________。
    ②C点高于B点的原因是________________________________________________。
    解析:(1)①过硫酸铵与Mn2+反应生成MnO2,而本身被还原为SO -,反应的离子方程式为S2O+2H2O+Mn2+===4H++2SO -+MnO2↓。②根据图1可知:80 ℃时Fe2+、Mn2+氧化程度接近1.0,故实验过程中应将温度控制在80 ℃;Fe2+与Mn2+被氧化后形成胶体絮状粒子,常加入活性炭处理,加入活性炭的目的为吸附胶体粒子形成沉淀。③H2O2也有较强氧化性,在实际生产中不用H2O2氧化Mn2+的原因是锰的化合物可催化H2O2的分解,使消耗的H2O2增多。(2)根据题图反应可产生A的反应为[(NH4)(HNO2)]+===N2+A+H+,根据原子守恒可推导出A为H2O;反应为[(NH4)(HNO2)]+===N2+2H2O+H+。(3)①吸收初期(图中A点以前)工业上废气中SO2可用Na2CO3溶液吸收,由图中信息可知,NaHCO3 和Na2SO3的量明显增加,则发生反应的化学方程式为2Na2CO3+SO2+H2O===2NaHCO3+Na2SO3。②C点高于B点的原因:根据钠元素守恒, NaHSO3的物质的量是Na2CO3的2倍,所以NaHSO3的质量大,质量分数就大。
    答案:(1)①S2O+2H2O+Mn2+===4H++2SO -+MnO2↓
    ②80 ℃(80 ℃~90 ℃区间均可) 吸附胶体粒子形成沉淀
    ③锰的化合物可催化H2O2的分解,使消耗的H2O2增多
    (2)H2O
    (3)①2Na2CO3+SO2+H2O===2NaHCO3+Na2SO3
    ②根据钠元素守恒, NaHSO3的物质的量是Na2CO3的2倍,所以NaHSO3的质量大,质量分数就大
    8.(2019·清江中学模拟)含重金属离子(如铬、锰、铅等)废水的常见治理方法有化学还原法、化学氧化法、吸附法等工艺。
    (1)化学还原法除Cr2O。取含Cr2O的模拟水样分别在不同pH条件下,向每个水样中分别加一定量的FeSO4、NaHSO3,搅拌,充分反应,然后滴加Ca(OH)2悬浊液,静置沉淀,测定铬去除率,实验结果如图1所示。

    ①在酸性条件下,NaHSO3使Cr2O还原成为Cr3+,请写出NaHSO3与Cr2O反应的离子方程式:__________________________________________________。
    ②pH>8时,亚铁盐对+6价Cr的去除效果反而下降,可能的原因是________________________________________________________________________。
    ③分析比较亚铁盐和亚硫酸盐去除+6价Cr的效果:
    Ⅰ.亚铁盐在中性和碱性条件下,对+6价Cr的去除效果优于酸性条件下的去除效果,亚硫酸盐则相反;
    Ⅱ.________________________________________________________________________。
    (2)化学氧化法除Mn2+。
    ①相同条件下,按Ⅰ、Ⅱ两种方案氧化除去水样中Mn2+,测定不同pH、相同反应时间的c(Mn2+),结果如图2所示,产生该差异的可能原因是_____________________________。
    ②氧化实验中除Mn2+的最佳条件为______________________________________。

    (3)石墨烯吸附法除Pb2+。不同的pH会使石墨烯吸附剂表面带上不同的电荷,图3为pH对Pb2+吸附率的影响,其原因是_______________________________________________。
    解析:(1)①在酸性条件下,NaHSO3使Cr2O还原成为Cr3+,HSO被氧化成SO,根据氧化还原反应的配平原则,NaHSO3与Cr2O反应的离子方程式为3HSO+Cr2O+5H+===2Cr3++3SO+4H2O。②pH>8时,Fe2+转化为Fe(OH)2,而Fe(OH)2易被空气中O2氧化,亚铁盐对+6价Cr的去除效果反而下降。③分析图1比较亚铁盐和亚硫酸盐去除+6价Cr的效果,不难发现:Ⅰ.亚铁盐在中性和碱性条件下,对+6价Cr的去除效果优于酸性条件下的去除效果,亚硫酸盐则相反;Ⅱ.中性和碱性条件下,亚铁盐对+6价Cr的去除效果明显优于亚硫酸盐的去除效果,在酸性条件下则相反。(2)①分析图2发现:相同条件下,由于Ⅱ方案中加入了MnO2,去除Mn2+既快又好,因此产生该差异的可能原因是MnO2对Mn2+的氧化有催化作用。②氧化实验中除Mn2+的最佳条件为MnO2作催化剂,pH控制在9左右。(3)不同的pH会使石墨烯吸附剂表面带上不同的电荷,随pH值增大,吸附剂表面吸附的OH-越多,带负电荷越多,有利于吸附带正电荷的Pb2+。
    答案:(1)①3HSO+Cr2O+5H+===2Cr3++3SO+4H2O
    ②pH>8时,Fe2+转化为Fe(OH)2,而Fe(OH)2易被空气中O2氧化
    ③中性和碱性条件下,亚铁盐对+6价Cr的去除效果明显优于亚硫酸盐的去除效果,在酸性条件下则相反
    (2)①MnO2对Mn2+的氧化有催化作用
    ②MnO2作催化剂,pH控制在9左右
    (3)随pH值增大,吸附剂表面吸附的OH-越多,带负电荷越多,有利于吸附带正电荷的Pb2+


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