- 硫和氮的氧化物
- 共10865题
煤炭是我国的主要能源之一，与之伴生的二氧化硫（SO2）和酸雨污染问题较为突出．目前我国采用的控制方法是电厂烟气脱硫．烟气脱硫的原理是利用碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫，主要有如下两种方法：
Ⅰ、钠碱循环法脱硫技术．
（1）此法是利用Na2SO3溶液可脱除烟气中的SO2．Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式：______．
（2）NaOH溶液吸收SO的过程中，pH随n（SO32-）：n（HSO3-）变化关系如表：
①由表判断，NaHSO3溶液显______性，用化学平衡原理解释：______．
②当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是（选填字母）：______．
a．c（Na+）=c（SO32-）+c（HSO3-）+c（H2SO3）
b．c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H-）=c（OH-）
c．c（Na+）=2c（SO32-）+c（HSO3-）
Ⅱ、石灰石脱硫法
此法是以石灰石为原料通过系列反应将硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放．但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率．相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4 （s）+CO （g）⇌CaO（s）+SO2 （g）+CO2 （g）△H=218.4kJ•mol-1（反应Ⅰ）
CaSO4（s）+4CO（g）⇌CaS（s）+4CO2（g）△H2=-175.6kJ•mol-1 （反应Ⅱ）
请回答下列问题：
（1）结合反应Ⅰ、Ⅱ写出CaSO4（s）与CaS（s） 的热化学反应方程式______．
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数 Kp时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应Ⅰ的Kp=______ （用表达式表示）．
（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）小于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图（如图1所示）其中正确的是______．
（4）图2为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数 的关系曲线．则降低该反应体系中产生的SO2生成量的措施有______．
A、向该反应体系中投入生石灰 B、在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C、降低CO的初始体积百分数 D、提高反应体系的温度．
正确答案
解：Ⅰ、（1）二氧化硫与氢氧化钠反应的离子方程式：2OH-+SO2═SO32-+H2O，
故答案为：2OH-+SO2═SO32-+H2O；
（2）①由表格中的数据可知，溶液呈酸性，HSO3-越多，酸性越强，是因为溶液中存在：HSO3⇌SO32-+H+； HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH-电离程度大于水解程度，溶液显酸性，
故答案为：酸；溶液中存在HSO3-⇌H++SO32-，HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH-，显酸性是因其电离大于其水解；
②吸收液呈中性时，溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，电离与水解的程度相等，
a．由电荷守恒可知，c（H+）+c（Na+）═2c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-），中性溶液则c（H+）═c（OH-），则c（Na+）═2c（SO32-）+c（HSO3-），c（SO32-）≠c（H2SO3），故a错误；
b．SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-，HSO3-⇌H++SO32-，亚硫酸两步水解，则离子浓度为c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H+）=c（OH-），故b正确；
c．由电荷守恒可知，c（H+）+c（Na+）═2c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-），中性溶液则c（H+）═c（OH-），则c（Na+）═2c（SO32-）+c（HSO3-），故c正确；
故答案为：bc；
Ⅱ、（1）CaSO4 （s）+CO （g）⇌CaO（s）+SO2 （g）+CO2 （g）△H=218.4kJ•mol-1（反应Ⅰ）
CaSO4（s）+4CO（g）⇌CaS（s）+4CO2（g）△H2=-175.6kJ•mol-1 （反应Ⅱ）根据盖斯定律将反应Ⅰ×4-反应Ⅱ）得：3CaSO4 （s）+CaS（s）=4CaO（s）+4SO2 （g）△H=1049.2kJ•mol-1，
故答案为：3CaSO4 （s）+CaS（s）=4CaO（s）+4SO2 （g）△H=1049.2kJ•mol-1；
（2）由题意可知，平衡常数等于气体生成物二氧化硫、二氧化碳浓度幂之积除以气体反应物一氧化氮浓度幂之积，所以反应Ⅰ的Kp=
故答案为：
（3）反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，则A、D错误；反应Ⅰ的速率（v1）小于反应Ⅱ的速率（v2），则反应Ⅱ的活化能较小，则C错误、B正确，
故答案为：B；
（4）A．向该反应体系中投入生灰石，可使更多的二氧化硫转化为硫酸钙，减少二氧化硫的排放，故A正确；
B．由反应Ⅰ可知生成二氧化硫的反应为吸热反应，则低温下不利于生成二氧化硫，则应在合适的温度区间内控制较低的反应温度，故B正确；
C．由图象可知，降低CO的初始体积百分数，减小CaS的质量分数，增加二氧化硫的排放，故C错误；
D．提高反应体系的温度，不利于二氧化硫的减少，故D错误；
故答案为：AB．
解析
解：Ⅰ、（1）二氧化硫与氢氧化钠反应的离子方程式：2OH-+SO2═SO32-+H2O，
故答案为：2OH-+SO2═SO32-+H2O；
（2）①由表格中的数据可知，溶液呈酸性，HSO3-越多，酸性越强，是因为溶液中存在：HSO3⇌SO32-+H+； HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH-电离程度大于水解程度，溶液显酸性，
故答案为：酸；溶液中存在HSO3-⇌H++SO32-，HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH-，显酸性是因其电离大于其水解；
②吸收液呈中性时，溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，电离与水解的程度相等，
a．由电荷守恒可知，c（H+）+c（Na+）═2c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-），中性溶液则c（H+）═c（OH-），则c（Na+）═2c（SO32-）+c（HSO3-），c（SO32-）≠c（H2SO3），故a错误；
b．SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-，HSO3-⇌H++SO32-，亚硫酸两步水解，则离子浓度为c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H+）=c（OH-），故b正确；
c．由电荷守恒可知，c（H+）+c（Na+）═2c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-），中性溶液则c（H+）═c（OH-），则c（Na+）═2c（SO32-）+c（HSO3-），故c正确；
故答案为：bc；
Ⅱ、（1）CaSO4 （s）+CO （g）⇌CaO（s）+SO2 （g）+CO2 （g）△H=218.4kJ•mol-1（反应Ⅰ）
CaSO4（s）+4CO（g）⇌CaS（s）+4CO2（g）△H2=-175.6kJ•mol-1 （反应Ⅱ）根据盖斯定律将反应Ⅰ×4-反应Ⅱ）得：3CaSO4 （s）+CaS（s）=4CaO（s）+4SO2 （g）△H=1049.2kJ•mol-1，
故答案为：3CaSO4 （s）+CaS（s）=4CaO（s）+4SO2 （g）△H=1049.2kJ•mol-1；
（2）由题意可知，平衡常数等于气体生成物二氧化硫、二氧化碳浓度幂之积除以气体反应物一氧化氮浓度幂之积，所以反应Ⅰ的Kp=
故答案为：
（3）反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，则A、D错误；反应Ⅰ的速率（v1）小于反应Ⅱ的速率（v2），则反应Ⅱ的活化能较小，则C错误、B正确，
故答案为：B；
（4）A．向该反应体系中投入生灰石，可使更多的二氧化硫转化为硫酸钙，减少二氧化硫的排放，故A正确；
B．由反应Ⅰ可知生成二氧化硫的反应为吸热反应，则低温下不利于生成二氧化硫，则应在合适的温度区间内控制较低的反应温度，故B正确；
C．由图象可知，降低CO的初始体积百分数，减小CaS的质量分数，增加二氧化硫的排放，故C错误；
D．提高反应体系的温度，不利于二氧化硫的减少，故D错误；
故答案为：AB．
某环境监测站每隔一段时间抽取雨水试样，测定其pH，数据如下：
下列有关说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、由表中数据可知，随着时间的推移，PH逐渐减小，3分钟之后趋于稳定，酸性增强，然后趋于稳定，故A错误；
B、雨水的酸性3分钟之后趋于稳定，故B正确；
C、酸雨会造成土壤酸化，对农作物的生长会产生一定的影响，故C正确；
D、工业废气中的硫和氮的氧化物是形成酸雨的主要因素，故D正确；
故选：A．
（1）实验过程中将观察到的现象是______．
（2）若该测定实验在标准状况下进行，且已知酸性高锰酸钾溶液的体积和浓度．现要通过上述装置测定尾气中SO2的体积分数，实验过程中，在已知尾气流速（恒定）的情况下，还需测定的数据是______．
（3）有专家提出：利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下将SO2氧化为SO42-而实现SO2的处理（总反应为2SO2+O2+2H2O═2H2SO4）．已知，尾气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，一个反应为4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，另一反应的离子方程式为______．
（4）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx．已知：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-574kJ•mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-1160kJ•mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：______．
正确答案
解：（1）二氧化硫具有还原性，可以被高锰酸钾氧化，所以当尾气通过高锰酸钾溶液时会看到紫红色退去，
故答案为：酸性高锰酸钾溶液的紫红色逐渐褪去；
（2）根据标准状况下二氧化硫和高锰酸钾的量之间的关系可以计算二氧化硫的体积，气体的流速×高锰酸钾溶液退色的时间=气体的体积，所以还需测定的数据是溶液退色的时间，
故答案为：溶液退色的时间；
（3）三价铁离子具有氧化性，二氧化硫具有还原性，二者之间可以发生氧化还原反应，即SO2+2Fe3++2H2O═2Fe2++SO42-+4H+，
故答案为：SO2+2Fe3++2H2O═2Fe2++SO42-+4H+；
（4）①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-574kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-1160kJ•mol-1
由盖斯定律（①+②）×
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-867kJ•mol-1．
解析
解：（1）二氧化硫具有还原性，可以被高锰酸钾氧化，所以当尾气通过高锰酸钾溶液时会看到紫红色退去，
故答案为：酸性高锰酸钾溶液的紫红色逐渐褪去；
（2）根据标准状况下二氧化硫和高锰酸钾的量之间的关系可以计算二氧化硫的体积，气体的流速×高锰酸钾溶液退色的时间=气体的体积，所以还需测定的数据是溶液退色的时间，
故答案为：溶液退色的时间；
（3）三价铁离子具有氧化性，二氧化硫具有还原性，二者之间可以发生氧化还原反应，即SO2+2Fe3++2H2O═2Fe2++SO42-+4H+，
故答案为：SO2+2Fe3++2H2O═2Fe2++SO42-+4H+；
（4）①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-574kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-1160kJ•mol-1
由盖斯定律（①+②）×
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-867kJ•mol-1．
下列叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．SO2及氮的氧化物（主要是NO2）是造成酸雨的最主要原因，故A正确；
B．合理使用食品添加剂，对丰富食品生产和促进人体健康有好处，可以食用，但不能过量，故B错误；
C．具有强氧化性的物质均能使湿润的淀粉KI试纸变蓝色，则能使湿润的淀粉KI试纸变蓝色的物质可能是Cl2，故C错误；
D．丝、毛是蛋白纤维，蛋白质由C、H、O、N元素组成，还可能含有S、P等，N、S、P燃烧是会生成其各自的氧化物，故D错误．
故选A．
为了减少酸雨的产生，下列措施中合理的是（ ）
正确答案
解析
解：A．煤燃烧能生成大量的二氧化硫和氮氧化物，二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要成分，所以大量使用原煤作燃料，能增加酸雨的形成，故A错误；
B．把工厂烟囱升高，不能减少二氧化硫、氮氧化物的产生，即不能减缓酸雨的产生，故B错误；
C．燃料脱硫后可以减少二氧化硫的产生，可以减少酸雨的产生，故C正确；
D．禁止使用各种化石燃料虽然能减少酸雨的产生，但导致化石燃料不能为人类服务，故D错误；
故选C．
香烟烟雾中往往含有CO和SO2气体，下列关于这两种气体的说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．CO和SO2气体都有毒，为污染性气体，危害健康，故A正确；
B．形成酸雨的气体为SO2，CO难溶于水，且与是不反应，故B错误；
C．CO不能使品红溶液褪色，二氧化硫能使品红溶液褪色，故C错误；
D．CO不溶于水，二氧化硫易溶于水，故D错误．
故选A．
导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是（ ）
正确答案
解析
解：A、因酸雨的形成与氮的氧化物和硫的氧化物有关，故A正确；
B、因光化学烟雾的形成与氮的氧化物有关，故B错误；
C、因臭氧空洞的形成与氮的氧化物和卤化代烃有关，故C错误；
D、因温室效应的形成与二氧化碳、氯氟烃（CFC〕、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体有关，故D错误；
故选：A．
Ⅰ固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质，可减少二氧化硫对大气的污染．下列物质中可用做固硫剂的有______
A．CaO B．Na2C03 C．NH4N03 D．P205
Ⅱ以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：
请回答下列问题：
（1）在炉气制造中，生成S02的化学方程式为______；
（2）炉气精制的作用是将含S02的炉气______、______及干燥，如果炉气不经过精制，对S02催化氧化的影响是______．
（3）精制炉气（含SO2体积分数为7%、O2为ll%、N2为82%）中S02平衡转化率与温度及压强关系如下图所示．在实际生产中，S02催化氧化反应的条件选择常压、450℃；左右（对应图中A点），而没有选择S02转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是______、______；
（4）在S02催化氧化设备中设置热交换器的目的是______、______，从而充分利用能源．
正确答案
解：Ⅰ、二氧化硫是一种酸性氧化物，在所给的物质中能与二氧化硫反应的只有选项A、B，故选A、B；
Ⅱ、（1）黄铁矿的主要成分是FeS2，在高温条件下与氧气反应，故答案为：4FeS2+11O2
（2）在催化氧化时必须进行除尘、洗涤、干燥，以达到除去砷、硒等化合物的效果，这些物质会使催化剂中毒，并且水蒸气在高温下与铁反应，对设备和生产有不良影响，故答案为：
除尘、水洗；砷、硒等化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；
（3）在反应2SO2+O2⇌2SO3中，SO2转化率较高，工业上一般不采用更高的压强，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO2的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，本反应为放热反应，工业生产中不采取较低的温度，因为温度越低，SO2的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高．故答案为：不选B点，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO2的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压；不选C点，因为温度越低，SO2的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，而不选择C点．
（4）在S02催化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体，可起到充分利用能源的目的，故答案为：利用反应放出的热量预热原料气体；上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全．
解析
解：Ⅰ、二氧化硫是一种酸性氧化物，在所给的物质中能与二氧化硫反应的只有选项A、B，故选A、B；
Ⅱ、（1）黄铁矿的主要成分是FeS2，在高温条件下与氧气反应，故答案为：4FeS2+11O2
（2）在催化氧化时必须进行除尘、洗涤、干燥，以达到除去砷、硒等化合物的效果，这些物质会使催化剂中毒，并且水蒸气在高温下与铁反应，对设备和生产有不良影响，故答案为：
除尘、水洗；砷、硒等化合物会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响；
（3）在反应2SO2+O2⇌2SO3中，SO2转化率较高，工业上一般不采用更高的压强，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO2的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，本反应为放热反应，工业生产中不采取较低的温度，因为温度越低，SO2的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高．故答案为：不选B点，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大．SO2的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右，在提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压；不选C点，因为温度越低，SO2的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，而不选择C点．
（4）在S02催化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体，可起到充分利用能源的目的，故答案为：利用反应放出的热量预热原料气体；上层反应气经热交换器温度降到400～500℃进入下层使反应更加完全．
研究发现，空气中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成，反应过程如下：
①SO2+NO2→SO3+NO ②SO3+H2O→H2SO4 ③2NO+O2→2NO2
NO2在上述过程中的作用，与H2SO4在下列变化中的作用没有相似之处的是（ ）
正确答案
解析
解：①SO2+NO2=SO3+NO，该反应二氧化氮中氮元素的化合价降低，所以二氧化氮作氧化剂；将方程式①×2+②+③得方程式为：2SO2+H2O+O2=SO3+H2SO4，所以二氧化氮在整个反应过程中起催化剂的作用．
A．潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶，浓硫酸作干燥剂，故A符合；
B．硫化氢通入浓H2SO4中，浓硫酸能氧化硫化氢气体，浓硫酸作氧化剂，故B不符合；
C．浓硫酸和铜反应生成二氧化硫，浓硫酸作氧化剂，故C不符合；
D．制备乙酸乙酯时加入浓H2SO4，浓硫酸作催化剂，故D不符合；
故选A．
正常雨水的pH约为5.6，酸雨的pH一般小于5.6．下列有关酸雨的论述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．空气中硫和氮的氧化物随雨水降下成为酸雨，故A正确；
B．正常雨水中因为溶解了一定量的二氧化碳而显酸性，故B正确；
C．酸雨中因含有亚硫酸，亚硫酸易被空气中的氧气氧化为硫酸，故其pH会慢慢下降到一定值，故C正确；
D．正常雨水煮沸后二氧化碳挥发PH增大，酸雨煮沸时温度升高，促进亚硫酸的氧化，使酸性增强，故D错误．
故选D．
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