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2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部,该地区PM2.5严重超标。研究表明,PM2.5约60%来源于某些气体污染物在空气中转变而成的二次颗粒物。这些气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。因此,控制、治理PM2.5污染源成为环保的重要课题。

(1)研究表明,TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH,如图所示,OH与NO2的反应为NO2+OHHNO3。写出OH与NO反应的化学方程式:_____________,该反应中被氧化的元素是       

(2)如图所示的电解装置能吸收和转化NO2、NO和SO2。阴极排出的溶液中含S2O42-离子,能吸收NOx气体,生成的SO32-可在阴极区再生。请将S2O42-吸收NO2的离子方程式配平,并标明电子转移的方向和数目。

____S2O42-+____NO2+____OH     SO32-+____N2+____

(3)已知上述电解装置阳极反应为:SO2-2e+2H2OSO42-+4H,阴极生成的吸收液每吸收标准状况下7.84 L的气体,阳极区新生成质量分数为49%的硫酸100 g,则被吸收气体中NO2和NO的物质的量之比为             

(4)PM2.5产生的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质。一般而言,粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自扬尘等;2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)则主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物的排放等。请你结合信息,给出降低PM2.5排放的对策(至少两条):           ______     

 

【答案】

(本题共8分) (1)NO+3OH→HNO3+H2O (1分)    +2价的N(1分)

(2) (3分)

(3)3∶4(2分)    (4)采用新能源、减少机动车有害尾气的排放(1分)

【解析】

试题分析:(1)根据方程式NO2+OH→HNO3可知,活性基团OH具有强氧化性,所以OH具有能把NO氧化生成硝酸。根据原子守恒可知,反应中还应该有水生成,因此反应的化学方程式是NO+3OH→HNO3+H2O。在反应中NO中+2价的氮元素化合价升高到+5价,所以被氧化的元素是氮元素。

(2)根据方程式可知,S2O42-中S元素的化合价从+3价升高到+4价,失去1个电子。NO2中氮元素的化合价从+4价降低到0价,得到4个电子,所以根据电子得失守恒可知,氧化剂NO2与还原剂S2O42-中S2O42-的物质的量之比是1:2。根据原子守恒可知,反应中还应该有水生成,所以配平后的方程式应该是

(3)标准状况下7.84 L的气体的物质的量是7.84L÷22.4L/mol=0.35mol,设NO2和NO的物质的量分别是是x和y,则x+y=0.35mol。100 g 49%的硫酸中硫酸的质量是49g,物质的量是49g÷98g/mol=0.5mol,则根据方程式SO2-2e+2H2O→SO42-+4H可知,转移电子的物质的量是0.1mol,所以根据电子得失守恒可知,4x+2y=1mol,解得x=0.15mol、y=0.20mol,所以被吸收气体中NO2和NO的物质的量之比为3∶4。

(4)由于2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物的排放等,所以要降低PM2.5排放的对策应该是采用新能源、减少机动车有害尾气的排放。

考点:考查氧化还原反应方程式的配平、计算以及有关判断;大气污染以及治理;电解原理的有关应用等

 

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2013?临沂一模)2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区.其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一.

(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)
催化剂
2CO2(g)+N2(g).在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图1所示.
据此判断:
①该反应的△H
0(填“>”、“<”).
②在B温度下,0~2s内的平均反应速率v(N2)=
0.05mol/(L?s),
0.05mol/(L?s),

③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率.若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线.
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,图2示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是
bd
bd
 (填代号).
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题.
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染.
例如:
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol
2NO2(g)?N2O4(g)△H2=-56.9kJ/mol
写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式
CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810.1kJ/mol
CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810.1kJ/mol

②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的.图3是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图.催化剂b表面发生的电极反应式为
CO2+2H++2e-=HCOOH
CO2+2H++2e-=HCOOH

③常温下,0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10,则HCOOH的电离常数Ka=
10-7
10-7

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科目:高中化学 来源:2013届天津市天津一中高三第四次月考化学试卷(带解析) 题型:填空题

2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为: 。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如右图所示。
         
据此判断:
①该反应的△H   0(填“>”、“<”)。
②在T2温度下,0~2s内的平均反应速率v(N2)=        。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明该反应进行到t1时刻达到平衡状态的是     (填代号) 

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
例如:

写出CH4 (g)催化还原N2O4(g)生成N2 (g)和H2O (g)的热化学方程式                
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。右图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为         

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科目:高中化学 来源:2013-2014学年高考化学二轮专题冲刺第6讲 化学反应速率和化学平衡练习卷(解析版) 题型:填空题

2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。

据此判断:

该反应的ΔH________0(“>”“<”)

T2温度下,02 s内的平均反应速率v(N2)______________________

当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)T1S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填代号)

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

例如:CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g) ΔH1=-867 kJ/mol

2NO2(g)??N2O4(g) ΔH2=-56.9 kJ/mol

写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)CO2(g)H2O(g)的热化学方程式________________________________________________________________________

将燃煤产生的二氧化碳回收利用可达到低碳排放的

目的。如图是通过人工光合作用,以CO2H2O为原料制备HCOOHO2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为__________________________

常温下,0.1 mol·L1HCOONa溶液pH10,则HCOOH的电离常数Ka________

 

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科目:高中化学 来源:2013-2014学年湖北省高三上学期12月月考化学试卷(解析版) 题型:填空题

Ⅰ、下列实验操作或对实验事实的描述正确的是____________________

① 用量筒量取稀硫酸溶液8.0mL;

②中和热的测定实验中,可用金属丝(棒)代替环形搅拌玻璃棒;

③用热的浓盐酸洗涤附着有MnO2的试管;

④在硫酸铜晶体结晶水含量的测定中,若加热后的无水硫酸铜粉末表面发黑,则所测结晶水含量可能会偏高 ;

⑤Fe(OH)3胶体与FeCl3溶液可用过滤的方法分离;

⑥用碱式滴定管量取KMnO4溶液20.50mL ;

⑦将水沿烧杯内壁缓缓注入浓硫酸中,不断用玻璃棒搅拌以稀释浓硫酸;

⑧用湿润的pH试纸测量某溶液pH时,测量值一定比真实值小;

⑨锌和一定量稀硫酸反应,为加快速率而不影响H2的量可向溶液中加适量Cu(NO3)2晶体。

Ⅱ、2013年初,雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中,燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。

(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H<0

①该反应平衡常数表达式                                       

②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是             (填代号)。

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。

已知:①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-867 kJ/mol

②2NO2(g) N2O4(g)   △H=-56.9 kJ/mol

③H2O(g) = H2O(l)   ΔH = -44.0 kJ/mol

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:                   

 

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科目:高中化学 来源:2012-2013学年天津市高三第四次月考化学试卷(解析版) 题型:填空题

2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

(1)汽车尾气净化的主要原理为: 。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如右图所示。

         

据此判断:

①该反应的△H   0(填“>”、“<”)。

②在T2温度下,0~2s内的平均反应速率v(N2)=        。

③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

④若该反应在恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明该反应进行到t1时刻达到平衡状态的是     (填代号) 

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。

例如:

写出CH4 (g)催化还原N2O4(g)生成N2 (g)和H2O (g)的热化学方程式                

②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。右图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为         

 

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