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【题目】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义.

(1)NO2可用水吸收,相应的化学方程式为 . 利用反应6NO2+8NH3 7N2+12H2O也可以处理NO2 . 当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是 L.
(2)已知:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=﹣196.6kJmol1
2NO (g)+O2(g)2NO2(g)△H=﹣113.0kJmol1
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO (g) 的△H=kJmol1 , 一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.SO3与NO的体积比保持不变 d.每消耗1mol SO3的同时生成1mol NO2
测得上述反应平衡时的NO2与SO2体积比为1:6,则平衡常数K=
(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO (g)+2H2(g)CH3OH (g).
①CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示.该反应△H0(填“>”或“<”).实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是
②甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注.DMFC工作原理如图2所示:通入a气体的电极是原电池的极(填“正”或“负”),其电极反应式为

【答案】
(1)3NO2+H2O═2HNO3+NO;67.2
(2)﹣41.8;b;
(3)<;在1.3×104kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加得不偿失;负;O2+4e+4H+=2H2O
【解析】解:(1)NO2与H2O反应的方程式为:3NO2+H2O═2HNO3+NO;6NO2+8NH3═7N2+12H2O,当反应中有1 mol NO2参加反应时,共转移了4 mol电子,故转移12mol电子时,消耗的NO2为12÷4×22.4L=67.2L,
所以答案是:3NO2+H2O═2HNO3+NO;67.2;(2)根据盖斯定律,将第二个方程式颠倒过来,与第一个方程式相加得:2NO2+2SO2═2SO3+2NO,△H=﹣83.6 kJmol1 , 则NO2+SO2SO3+NO△H=﹣41.8 kJmol1
a.本反应是反应前后气体分子数不变的反应,故体系的压强保持不变,故a不能说明反应已达到平衡状态,a错误;
b.随着反应的进行,NO2的浓度减小,颜色变浅,故b可以说明反应已达平衡,故b正确;
c.SO3和NO都是生成物,比例保持1:1,故c不能作为平衡状态的判断依据,故c错误;
d.d中所述的两个速率都是逆反应速率,不能作为平衡状态的判断依据,故d错误.
故选b;

NO2(g)+

SO2(g)

SO3(g)+

NO(g)

起始物质的体积

a

2a

0

0

转化物质的体积

x

x

x

x

平衡物质的体积

a﹣x

2a﹣x

x

x

平衡时NO2与SO2体积比为1:6,即 = ,故x= a,故平衡常数K= = = =
所以答案是:﹣41.8;b; ;(3)①从横坐标上一点0.5处,画一条平行于纵坐标的虚线,看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率,温度越高转化率越低,说明,升温时平衡向逆向移动.
第二问:实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是工业生产要考虑速经济效益,要考虑速度和效率,压强越大需要的条件越高,花费越大.
所以答案是:<;在1.3×104kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加得不偿失;
②根据图知,交换膜是质子交换膜,则电解质溶液呈酸性,根据氢离子移动方向知,通入a的电极为负极、通入b的电极为正极,负极上甲醇失去电子发生氧化反应,负极反应式为 CH3OH﹣6e+H2O=CO2+6H+ , 正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e+4H+=2H2O,
所以答案是:负;O2+4e+4H+=2H2O.
【考点精析】解答此题的关键在于理解反应热和焓变的相关知识,掌握在化学反应中放出或吸收的热量,通常叫反应热,以及对化学平衡状态的判断的理解,了解状态判断:①v(B)=v(B)②v(C):v(D)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体,且m+n≠x+y,压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定(m+n ≠ x+y)等.

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(ii)写出D与水蒸气反应的化学方程式
(2)某地煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等,一种综合利用工艺设计如下:

(i)物质X的化学式为 . “碱溶”时反应的离子方程式为
(ii)为加快“酸浸”时的速率,可采取的措施有等.(填两种即可)
(iii)已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4.为了获得更多产品Al(OH)3 , 从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3一种试剂,后续操作的实验方案是

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离子

SO42

SO32

NO3

NO2

Cl

c/mol·L1

8.35×104

6.87×106

1.5×104

1.2×105

3.4×103

①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式___________________________________增加压强,NO的转化率______________(填提高不变降低)。

②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐______________ (填增大”“不变减小)。

③由实验结果可知,脱硫反应速率______脱硝反应速率(填大于小于)。原因是除了SO2NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是________________

2在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2NO的平衡分压pc如图所示。由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均_________(填增大不变减小)。

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A.③⑤⑥⑦⑨
B.①③⑥⑦⑨
C.③④⑦⑧⑨
D.①②③⑤⑥

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