【題目】工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的SO2、NO直接排放將對大氣造成嚴重污染.利用電化學原理吸收SO2和NO,同時獲得 Na2S2O4和 NH4NO3產(chǎn)品的工藝流程圖如下(Ce為鈰元素).
請回答下列問題.
(1)裝置Ⅱ中NO在酸性條件下生成NO2-的離子方程式__________________;
(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于SO2與NaOH溶液反應后的溶液中,它們的物質(zhì)的量分數(shù)ω與溶液pH的關系如圖1所示
①下列說法正確的是 (填標號)。
A.pH=7時,溶液中c( Na+)<c (HSO3-)+c(SO32-)
B.由圖中數(shù)據(jù),可以估算出H2SO3的第二級電離平衡常數(shù)Ka2≈10-7
C.為獲得盡可能純的 NaHSO3,應將溶液的pH控制在 4~5為宜
D.pH=9時溶液中c(OH-)=c(H+)+c(HSO3-)+2c(H2SO3)
②若1L1mol/L的NaOH溶液完全吸收13.44L(標況下)SO2,則反應的總離子方程式為 。
③取裝置Ⅰ中的吸收液vmL,用cmol/L的酸性高錳酸鉀溶液滴定。酸性高錳酸鉀溶液應裝在 (填“酸式”或“堿式”)滴定管中,判斷滴定終點的方法是 。
(3)裝置Ⅲ 的作用之一是再生Ce4+ ,其原理如下圖所示。
圖中A為電源的 (填“正”或“負”)極。右側反應室中發(fā)生的主要電極反應式為 。
(4) 已知進入裝置Ⅳ的溶液中NO-2的濃度為 0.4 mol/L ,要使 1m3該溶液中的NO-2完全轉(zhuǎn)化為 NH4NO3,需至少向裝置Ⅳ中通入標準狀況下的 O2的體積為 L。
【答案】(1)H2O + NO + Ce4+ = 2H+ + NO2- + Ce3+(2)①BCD;②3SO2 + 5OH- = 2SO32- + HSO3- + 2H2O;③酸式;當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液,溶液由無色變?yōu)闇\紅色,且半分鐘不褪色。(3)正;2H+ + 2HSO3- + 2e- = S2O42- + 2H2O(4)4480L
【解析】
試題分析:裝置Ⅰ中二氧化硫是酸性氧化物,能和強堿氫氧化鈉之間發(fā)生反應:SO2+OH-=HSO3-,NO和氫氧化鈉之間不會反應,裝置Ⅱ中NO在酸性條件下,NO和Ce4+之間會發(fā)生氧化還原反應:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+,NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+,裝置Ⅲ中,在電解槽的陽極2Ce3+-2e-=2Ce4+,陰極電極反應式為:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,裝置Ⅳ中通入氨氣、氧氣,2NO2-+O2++2H++2NH3=2NH4++2NO3-,
(1)裝置Ⅱ中NO在酸性條件下NO和Ce4+之間會發(fā)生氧化還原反應:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+,NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+,故答案為:NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+;
(2)①A、pH=7時,溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),溶液中存在電荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),故溶液中c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-),故A錯誤;B、HSO3-SO32-+H+,由圖中數(shù)據(jù),pH=7時,c(HSO3- )=c(SO32- ),由Ka的表達式可知,H2SO3的第二級電離平衡常數(shù)K2≈c(H+)=10-7,故B正確;C、溶液的pH控制在4~5時,c(HSO3- )濃度最大,則為獲得盡可能純的NaHSO3,可將溶液的pH控制在4~5左右,故C正確;D、pH=9時溶液,溶液為亞硫酸鈉溶液,由質(zhì)子守恒可知,c(OH-)=c(H+)+c(HSO3-)+2c(H2SO3),故D正確;故答案為:BCD;
②1L1.0mol/L的NaOH溶液中含有氫氧化鈉的物質(zhì)的量為:1L×1.0mol/L=1.0mol,13.44L(標況下)SO2,n(SO2)==0.6mol,
設反應生成亞硫酸鈉的物質(zhì)的量為x,消耗二氧化硫的物質(zhì)的量為y
2NaOH+SO2═Na2SO3+H2O
2 1 1
1.0mol y x
==解得:x=0.5mol y=0.5mol根據(jù)上述計算可以知道,二氧化硫是過量的,剩余的二氧化硫的物質(zhì)的量為:0.6mol-0.5mol=0.1mol
所以二氧化硫會和生成的亞硫酸鈉繼續(xù)反應,
設消耗亞硫酸鈉的物質(zhì)的量為a,生成亞硫酸氫鈉的物質(zhì)的量為b
Na2SO3+H2O+SO2═2NaHSO3
1 1 2
a 0.1mol b
==,解得:a=0.1mol b=0.2mol,
則溶液中n(SO32-)=0.5mol-0.1mol=0.4mol,n(HSO3-)=0.2mol,n(SO32-):n(HSO3-)=2:1,則反應的離子方程式為3SO2+5OH-=2SO32-+HSO3-+2H2O,
故答案為:3SO2+5OH-=2SO32-+HSO3-+2H2O;
③酸式滴定管只能盛放酸性溶液、堿式滴定管只能盛放堿性溶液,酸性高錳酸鉀溶液呈酸性,則可以盛放在酸式滴定管中;原溶液無色,而KMnO4為紫紅色,所以當溶液中的H2C2O4和KHC2O4反應完全時,滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變;故答案為:酸式;滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變;
(3)生成Ce4+為氧化反應,發(fā)生在陽極上,因此再生時生成的Ce4+在電解槽的陽極,連接電源正極,反應物是HSO3-被還原成S2O42-,得到電子,電極反應式為:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,故答案為:正;2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;
(4)NO2-的濃度為0.4mol/L,要使1m3該溶液中的NO2-完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3,則失去電子數(shù)為:1000×(5-3)×0.4mol,設消耗標況下氧氣的體積是V,根據(jù)電子守恒:×4=1000×(5-3)×0.4mol,解得V=4480L,故答案為:4480。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】[化學——選修3:物質(zhì)結構與性質(zhì)]氫化鋁鈉(NaAlH4)是一種新型輕質(zhì)儲氫材料,摻入少量Ti的NaAlH4在150℃時釋氫,在170℃、15.2MPa條件下又重復吸氫。NaAlH4可由AlCl3和NaH在適當條件下合成。NaAlH4的晶胞結構如右下圖所示。
(1)基態(tài)Ti原子的價電子軌道表示式為 。
(2)NaH的熔點為800℃,不溶于有機溶劑。NaH屬于 晶體,其電子式為 。
(3)AlCl3在178℃時升華,其蒸氣的相對分子質(zhì)量約為267,蒸氣分子的結構式為 (標明配位鍵)。
(4)AlH4-中,Al的軌道雜化方式為 ;例舉與AlH4-空間構型相同的兩種離子 (填化學式)。
(5)NaAlH4晶體中,與Na+緊鄰且等距的AlH4-有 個;NaAlH4晶體的密度為 g·cm-3(用含a的代數(shù)式表示)。若NaAlH4晶胞底心處的Na+被Li+取代,得到的晶體為 (填化學式)。
(6)NaAlH4的釋氫機理為:每3個AlH4-中,有2個分別釋放出3個H原子和1個Al原子,同時與該Al原子最近鄰的Na原子轉(zhuǎn)移到被釋放的Al原子留下的空位,形成新的結構。這種結構變化由表面層擴展到整個晶體,從而釋放出氫氣。該釋氫過程可用化學方程式表示為 。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】如圖所示,a、b、c、d、e為元素周期表中前4周期的一部分元素,下列有關敘述正確的是( )
A. 元素b位于第ⅥA族,有+6、-2價兩種常見化合價
B. 五種元素中,元素e的性質(zhì)最穩(wěn)定
C. 元素c和d的最高價氧化物對應的水化物的酸性:c>d
D. 元素c和e的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:c>e
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列關于 ①乙烯 ②苯 ③乙醇 ④乙酸 ⑤葡萄糖等有機物的敘述不正確的是
A.可以用新制的Cu(OH)2懸濁液鑒別③④⑤
B.只有①③⑤能使酸性KMnO4溶液褪色
C.只有②③④能發(fā)生取代反應
D.一定條件下,⑤可以轉(zhuǎn)化為③
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】向含有CaCO3固體的溶液中滴加少許濃鹽酸(忽略體積變化),下列數(shù)值變小的是( )
A.c(H+) B. c(Ca2+) C. c(CO32-) D. Ksp(CaCO3)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列物質(zhì)中屬于電解質(zhì)的是:屬于非電解質(zhì)的是 . 能導電的是 . ①CO2 、贜aOH 固體 ③NaHCO3固體 ④C12H22O11(蔗糖) ⑤H2SO4溶液 ⑥鐵.
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列對熱化學方程式H2(g)+I2(g)══HI(g) ΔΗ=+26 kJ·mol-1的敘述中,正確的是
A.1 mol氫氣和1 mol碘蒸氣完全反應需要吸收26 kJ的熱量
B.1個氫分子和1個碘分子完全反應需要吸收52 kJ的熱量
C.1 mol H2(g)與1 mol I2(g)完全反應生成2 mol的HI氣體需吸收52 kJ的熱量
D. mol H2(g)與mol I2(g)完全反應放出26 kJ的熱量
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】對于 aA(g)+bB(g)cC(g)反應,改變某一變量(條件)得到如下圖象(p 表示壓強,T 表示溫度,n 表示物質(zhì)的量,á 表示平衡轉(zhuǎn)化率)。根據(jù)圖象,下列判斷正確的是
A.反應 I:若 p1>p2,則 a+b<c
B. 反應Ⅱ:此反應的ΔH<0,且 T1<T2
C.反應Ⅲ:表示 t1 時刻一定是使用催化劑對反應速率的影響
D.反應Ⅳ:表示 t1 時刻增大 B 的濃度對反應速率的影響
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