选择性催化还原(SCR)是在有催化剂的条件下将NOx 转变为N2和H2O,这是目前国外硝酸厂进行尾气治理所普遍采用的一种方法。某校甲、乙两个化学兴趣小组拟验证N
题型:不详难度:来源:
选择性催化还原(SCR)是在有催化剂的条件下将NOx 转变为N2和H2O,这是目前国外硝酸厂进行尾气治理所普遍采用的一种方法。
某校甲、乙两个化学兴趣小组拟验证NO能被氨气还原并测算其转化率。 (一)甲组拟制取活性亚铬酸铜催化剂 亚铬酸铜(Adkin催化剂)是极好的NO催化还原的催化剂,是铜和铬的复合氧化物,成分不固定,如:CuO·Cr2O3等,统称为亚铬酸铜。该组同学取一定量硝酸铜溶液(并加少量硝酸钡作稳定剂)、 重铬酸铵溶液与氨水作用得土黄色沉淀, 将沉淀物[经测定为:碱式铬酸铜铵(CuNH4(OH)CrO4 )]过滤、洗涤,80℃烘干12h, 最后焙烧。 (1)过滤用到的玻璃仪器有: ▲ (选填序号,下同);焙烧用到的仪器有: ▲ 。A.蒸发皿 | B.石棉网 | C.泥三角 | D.烧杯 E.坩埚钳 F.酒精灯 | G.玻璃棒 H.漏斗 I.坩埚(部分仪器已略去) (2)CuNH4(OH)CrO4在295℃分解生成复合的氧化物(催化剂)、氮气及水,该反应的化学方程式: ▲ 。 (二)乙组拟用甲组制得催化剂按下列流程进行实验。
试回答下列问题: (3)若制取氨气在A装置,则发生反应的化学方程式为: ▲ ; 若用B装置制取氨气,则分液漏斗和锥形瓶中盛放的药品分别是: ▲ 。
(4)用图C装置制取NO时,用可抽动的铜丝其优点是: ▲ ; (5)装置⑦的作用可能是: ▲ 。 (6)若进入装置⑤的NO共2688mL(已折算为标准状况,下同),氨气过量,最后收集到标准状况下2016mLN2,则NO的转化率为: ▲ 。 |
答案
(1)D、G、H ; C、E、F、G、I(多选少选均不给分)。 (2)2Cu(OH)NH4CrO4Cr2O3·2CuO+N2↑+5H2O(产物写错、不配平不给分)。 (3)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑ +2H2O;浓氨水、碱石灰(生石灰或氢氧化钠固体) (4)反应可以随时关停、操作方便、反复使用、节约药品。 (5)吸收未反应的NO (6)90% |
解析
属于把基本实验知识赋予新情景是常见命题方式。本题属于简单题,(1)(3)两问可直接回答;(2)中需要用到情景中CuO·Cr2O3作为反应的产物,这样本题又考查了氧化还原反应。最后一问解法上利用氮元素守恒:由反应方程式4NH3+6NO=5N2+6H2O可知,当生成2016mL即0.09mol N2时,需要NO 0.108mol 总NO为0.12 mol,所以转化率为90%。 |
举一反三
化肥在农业生产中占有重要位置,目前使用的合成氨催化剂是由四氧化三铁主催化剂和助催化剂(万分之一氧化铝和万分之一氧化钾等)组成。N2和H2在催化剂表面反应机理如下(Cata是catalyst缩写,表示催化剂): ①N2(g)+Cata→2N(Cata) ②H2(g)+Cata→2H(Cata) ③N(Cata)+H(Cata)→NH(Cata) ④NH(Cata)+H(Cata)→NH2(Cata) ⑤NH2(Cata)+H(Cata)→NH3(Cata) ⑥… 试探究下列问题: (1)请补充⑥(最后一步反应)机理的式子: ▲ ; (2)从共价键键能分析,可能最慢的一步是: ▲ (填数字),该过程: ▲ (填放热或吸热)。 (3)石灰氮是一种氮素肥效长的肥料,同时也是一种低毒﹑无残留的农药,它可由电石与氮气反应得到,石灰氮中阳离子与阴离子具有相同的质子总数,试写出制备石灰氮的化学方程式: ▲ 。 (4)某研究性学习小组拟用甲醛法测定常见铵态氮肥的含氮量,(资料支撑: 4NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O,所生成的H+和(CH2)6N4H+可用NaOH标准溶液滴定,采用酚酞作指示剂)。用甲醛法测定含氮量,不适合的铵盐是: ▲ (选填序号)。A.NH4Cl | B.(NH4)2SO4 | C.NH4NO3 | D.NH4HCO3 |
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砷化镓属于第三代半导体,它能直接将电能转变为光能,砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍,而耗能只有其10%,推广砷化镓等发光二极管(LED)照明,是节能减排的有效举措,已知砷化镓的晶胞结构如右图。试回答下列问题
(1)下列说法正确的是 ▲ (选填序号)。 A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同 B.第一电离能:As>Ga C.电负性:As>Ga D.砷和镓都属于p区元素 E.半导体GaP、SiC与砷化镓为等电子体 (2)砷化镓是将(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD方法制备得到, 该反应在700℃进行,反应的方程式为: ▲ 。 AsH3空间形状为: ▲ (CH3)3Ga中镓原子杂化方式为: ▲ 。 (3)Ga的核外电子排布式为: ▲ 。 (4)AsH3沸点比NH3低,其原因是: ▲ 。 |
硝酸铵是一种常用的化肥,在高温或撞击下容易发生分解反应而燃炸: 则下列有关该反应的说法正确的是 ( )A.氧元素被还原,氮元素被氧化 | B.有两种元素的化合价发生了变化 | C.生成的气体与转移电子的物质的量之比是10:3; | D.该反应的熵变△S<O、焓变△H<0 |
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北京时间2008年2月21日上午11时26分,美国用导弹击毁了失控的卫星。美方称,卫星坠落地面时,燃料罐中装有的约453 kg联氨(N2H4),可能发生泄漏,造成伤害。 (1)联氨是一种无色可燃的液体,溶于水显碱性,其原理与氨相似,但其碱性不如氨强,写出其溶于水呈碱性的离子方程式: 。 (2)联氨(N2H4)是航天飞船常用的高能燃料。联氨可用氨和次氯酸钠按一定物质的量之比混合反应生成联氨、氯化钠和水;该反应的氧化产物是 。也可以采用尿素[CO(NH2)2]为原料制取,方法是在高锰酸钾催化剂存在下,尿素和次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应生成联氨、另外两种盐和水,写出其反应的化学方程式 。 (3)火箭推进器中分别装有联氨和过氧化氢,当它们混合时即产生气体,并放出大量热。已知:12.8 g液态联氨与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气,放出256.65 kJ的热量; H2O(l)=H2O (g) DH=+44 kJ·mol-1 2H2O2(l)=2H2O(l)+ O2(g) DH=–196.4 kJ·mol-1 则写出表示联氨燃烧热的热化学方程式为 。 |
废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理的方法是先将大多数有机态氮转化为氨态氮,然后通过进一步转化成N2而消除污染。生物除氮工艺有以下几种方法: 【方法一】在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用,将废水中氨态氮转化为中间过渡形态的硝酸态氮和亚硝酸态氮,然后在缺氧条件下,利用反硝化菌,硝酸态氮和亚硝酸态氮被水中的有机物还原为氮气。见图中之①。反应过程为如下(注:有机物以甲醇表示;当废水中有机物不足时,需另外投加有机碳源)。2NH4++3O2==2HNO2 +2H2O +2H+ 2HNO2 +O2===2HNO3 6NO3―+2CH3OH→6NO2―+2CO2+ 4H2O 6NO2―+3CH3OH→3N2 +3CO2+ 3H2O+ 6OH― 【方法二】与方法一相比,差异仅为硝化过程的中间过渡形态只有亚硝酸态氮。见图中之②。 请回答以下问题: (1)NH4+的空间构型为 。大气中的氮氧化物的危害有 和 等。 (2)方法一中氨态氮元素1g转化为硝酸态氮时需氧的质量为 g。 (3)从原料消耗的角度说明方法二比方法一有优势的原因: 。 (4)自然界中也存在反硝化作用,使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对农业生产不利,农业上可通过松土作业,以防止反硝化作用。其原因是 。 (5)荷兰Delft大学Kluyver生物技术实验室试验确认了一种新途径。在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为氧化剂,在自养菌作用下将氨态氮(氨态氮以NH4+表示)氧化为氮气(见图中过程③)。其反应离子方程式为 。 |
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