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13.氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一.消除氮氧化物有多种方法.
(1)硝酸厂常用催化还原法处理尾气:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2.
已知:2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+67.7kJ•mol-1
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是4H2(g)+2NO2(g)═N2(g)+4H2O(g)△H=-1034.9kJ•mol-1.
(2)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术.发生的化学反应是2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)$?_{催化剂}^{180℃}$ 2N2(g)+3H2O(g)△H<0.为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是增大NH3浓度(或减小压强、降低温度).
(3)利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下:反应Ⅰ的化学方程式是2NO+ClO2+H2O═NO2+HNO3+HCl,反应Ⅱ的化学方程式是2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4.若有11.2LN2生成(标准状况),共消耗ClO267.5g.
(4)工业废气中含有的NO2还可用电解法消除.用NO2为原料可制新型绿色硝化剂N2O5.制备方法之一是先将NO2转化为N2O4,然后采用电解法制备N2O5,如图.Pt(甲)为阳极,电解池中生成N2O5的电极反应式是N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+.

分析 (1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol ①
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol ②
由盖斯定律将①×2-②可得4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g),据此计算;
(2)提高氮氧化物的转化率,改变条件平衡正向进行,依据化学平衡影响因素分析判断;
(3)二氧化氮被还原为氮气,则亚硫酸根被氧化得到硫酸根;根据原子守恒计算二氧化氮物质的量,再根据方程式Ⅰ计算NO的物质的量,进而计算NO的质量;
(4)由N2O4制取N2O5需要是去电子,所以N2O5在阳极区生成.

解答 解:已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol ①
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol ②
由盖斯定律可知,①×2-②得4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g),
故△H=2×(-483.6kJ/mol)-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol,
故热化学方程式为:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1034.9kJ/mol,
故答案为:4H2(g)+2NO2(g)═N2(g)+4H2O(g)△H=-1034.9kJ•mol-1;
(2)2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)?2N2(g)+3H2O(g)△H<0,反应是气体体积增大的放热反应,依据化学平衡移动原理分析,增大氨气浓度,减小压强,降低温度;
故答案为:增大NH3浓度(或减小压强、降低温度);
(3)二氧化氮被还原为氮气,则亚硫酸根被氧化得到硫酸根,反应离子方程式为:2NO2+4SO32-=N2+4SO42-,化学方程式为:2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4,
11.2L氮气的物质的量为0.5mol,根据N原子守恒可知二氧化氮物质的量=0.5mol×2=1mol,由2NO+2ClO2+H2O═NO2+HNO3+2HCl可知,消耗ClO2的物质的量1mol,故消耗ClO2的质量=1mol×67.5g/mol=67.5g,
故答案为:2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4;67.5;
(4)从电解原理来看,N2O4制备N2O5为氧化反应,则N2O5应在阳极区生成,Pt(甲)为阳极,电极反应式为:N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+,故答案为:阳;N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+.

点评 本题综合考查化学反应原理的基础知识,涉及反应热计算、化学平衡影响因素、氧化还原反应及计算、电解原理等,题目难度中等,注意相关知识的积累.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

3.在平板电视显示屏生产过程中产生的废玻璃粉末中含有二氧化铈(CeO2).
(1)在空气中煅烧Ce(OH)CO3可制备CeO2,该反应的化学方程式4Ce(OH)CO3+O2=4CeO2+4CO2+2H2O
(2)已知在一定条件下,电解熔融状态的CeO2可制备Ce,写出阴极的电极反应式Ce4++4e-=Ce;
(3)某课题组以上述废玻璃粉末(含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量不溶于稀酸的物质)为原料,设计如图1流程对资源进行回收,得到Ce(OH)4和硫酸铁铵.
①得到滤渣B时,需要将其表面杂质洗涤干净.检验滤渣B已经洗涤干净的方法是取最后一次的洗涤液滴入KSCN溶液无变化,加入氯水若不变红色,证明洗涤干净.
②反应(1)的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O.
③操作I的名称是冷却结晶
④如图2,氧化还原滴定法测定制得的Ce(OH)4产品的纯度.

该产品中Ce(OH)4的质量分数为97.10%(保留小数点后两位).若滴定所用FeSO4溶液已在空气中露置了一段时间,则测得该Ce(OH)4产品的纯度偏高(“偏高”、“偏低”或“无影响”).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.氧元素性质活泼,在众多的含氧化合物中氧元素显-2价,但也能形成一定数量的显正价的化合物.
(1)OF2是一种棕黄色有恶臭的气体,有极强的氧化性.
①OF2中氧元素的化合价为+2.
②将Fz通入稀的NaOH溶液中可得到OF2、盐等物质,相应反应的化学方程式为2F2+2NaOH=2NaF+H2O+OF2.
(2)过氧化氢是一种绿色氧化剂、还原剂,工业上有多种方法制备H2O2.
①研究表明,H2O2相当于二元弱酸,则它的一级电离方程式为H2O2?H++HO2-,已知常温下1L的H2O2相当于48.3mol,其K1≈1.67×10 -12.则该温度下H2O2中c(H+)约为9×10-6mol/L,写出它与足量Ba(OH)2反应的化学方程式为Ba(OH)2+H2O2=2H2O+BaO2.
②乙基蒽醌法是制备过氧化氢最常用的方法,其主要过程可以用如图表示,写出此过程的总反应方程式H2+O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$H2O2.
③空气阴极法制备H2O2是一种环境友好型、节能型制备方法,电解总方程式3H2O+3O2 $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3H2O2+O3,则阳极上电极反应式为2H2O-2e-=H2O2+2H+.
(3)氧也能与钾元素形成K2O、K202、KO2、KO3等氧化物,其中KO2是一种比Na2O2效率高的供氧剂,写出它与CO2反应的化学方程式4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.X、Y、Z为三种气体,把a mol X与b mol Y充入一密闭容器中,发生反应X+2Y?2Z,达到平衡时,若它们的物质的量满足:n(X)+n(Y)=n(Z),则Y的转化率为(  )
A.$\frac{ab}{5}$×100%B.$\frac{2ab}{5}$×100%C.$\frac{2ab}{5b}$×100%D.$\frac{ab}{5a}$×100%

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.在强酸性溶液中能大量共存并且溶液为无色透明的离子组是(  )
A.Ca2+、Na+、NO${\;}_{3}^{-}$、CO${\;}_{3}^{2-}$B.Na+、Cl-、NH${\;}_{4}^{+}$、SO${\;}_{4}^{2-}$
C.K+、Cl-、HCO${\;}_{3}^{-}$、H+D.Ca2+、Na+、Fe3+、NO${\;}_{3}^{-}$

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.常温下,下列有关醋酸溶液的叙述中不正确的是(  )
A.pH=4.3的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中:c(Na+)<c(CH3COO-)
B.浓度为0.2 mol/L的CH3COOH溶液和浓度为0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后:c(CH3COO -)-c(CH3COOH)=2[c(H+)-c(OH-)]
C.醋酸浓溶液加少量水稀释,$\frac{c(C{H}_{3}COOH)}{{c}^{2}({H}^{+})}$几乎不变
D.含等物质的量的NaHC2O4和Na2C2O4的溶液:3c(Na+)=2[c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4)]

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.五种短周期元素在周期表中的位置如图所示,其中R元素原子的最外层电子数等于其电子层数的2倍,下列判断正确的是(  )
XY
ZMR
A.元素的非金属性次序为:Y>X>M
B.气态氢化物稳定性:M>R
C.Z的氧化物可以做光导纤维
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>X

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,继续煮沸,液体变为红褐色色,得到的分散系为Fe(OH)3胶体,用此分散系进行下列实验:
(1)让光束通过该分散系,现象为胶体内出现一条光亮的“通路”,原因是胶体粒子对光的散射.
(2)向该分散系中逐滴滴入过量盐酸,会出现一系列变化:
①先出现红褐色沉淀,原因是HCl电离出来的离子(Cl-)所带的电荷与胶体粒子所带的电荷发生了电性中和,破坏了胶体的介稳性,从而使胶粒聚集成较大的颗粒沉降下来;
②随后沉淀逐渐溶解,溶液呈棕黄色,反应的化学方程式为Fe(OH)3+3HCl═FeCl3+3H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.现有五种可溶性物质A、B、C、D、E,它们所含的阴、阳离子互不相同,分别含有五种阳离子 Na+、Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+和五种阴离子Cl-、OH-、NO3-、CO32-、X中的一种.
(1)某同学通过分析,认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是Na2CO3和Ba(OH)2(填化学式,且相对分子质量小的填在前面)
(2)为了确定X,现将(1)中的两种物质记为A和B,含X的物质记C,当C与B的溶液混合时,产生红褐色沉淀和无色无味气体;当C与A的溶液混合时也产生红褐色沉淀,向该沉淀中滴入稀硝酸沉淀部分溶解,最后留有白色沉淀不再溶解.则X为B;
A.SO32-B.SO42-C.CH3COO-D.SiO32-
(3)B的水溶液不显中性,原因是CO32-+H2O?HCO3-+OH-;
(4)将Cu投入到装有D溶液的试管中,Cu不溶解;再滴加稀H2SO4,Cu逐渐溶解,管口附近有红棕色气体出现,有关反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-═3Cu2+2NO↑+4H2O;
(5)若把少量E溶液加入A溶液中,无沉淀生成,则该反应的离子方程式为Al3++4OH-=AlO2-+2H2O.

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