NaClO用途非常广泛。NaClO溶液中微粒的物质的量分布分数与溶液pH的关系如图-1所示,某NaClO溶液中有效氯含量与温度的关系如图-2所示。
(1)工业上常用NaOH溶液与Cl2反应制备NaClO。Cl2与冷的NaOH溶液反应的离子方程式为____,当通入Cl2至溶液pH=5时,溶液中浓度最大的微粒是____(填“Cl2”“ClO-”或“HClO”)。
(2)NaClO溶液在空气中易失效,其与空气中CO2反应的化学方程式为____(已知H2CO3的Ka1、Ka2依次为4.47×10-7、4.68×10-11)。
(3)NaClO溶液可用于脱除黄磷生产尾气中PH3等有害气体。脱除PH3机理为:
H3O+ + ClO-= HClO + H2O
PH3 + HClO=
+ClO-= H3PO2 + Cl-
室温下,用3%的NaClO溶液分别在pH=9、pH=11时处理含PH3的尾气,PH3的脱除率如图-3所示:
①下列措施能提高尾气中PH3的脱除率的是____(填标号)。
A.增大尾气的流速
B.将吸收液加热到40℃以上
C.采用气、液逆流的方式吸收尾气
D.吸收尾气的过程中定期补加适量NaClO并调节合适的溶液pH
②已知PH3几乎不与NaOH溶液反应,黄磷生产尾气中除PH3外,还有大量的H2S等有害气体。黄磷尾气通过NaClO吸收液前需预先用30%NaOH溶液吸收处理,其目的是____。
③pH=9时PH3的脱除率总是比pH=11的大,其原因是____。
Cl2 + 2OH-= Cl-+ ClO-+ H2O HClO NaClO + CO2 + H2O = NaHCO3 + HClO CD 吸收绝大多数H2S气体,减少NaClO的消耗量 pH=9时溶液中HClO的浓度较大,更有利于释放原子氧(氧化性较pH=11时强)
【分析】
(1) Cl2与冷的NaOH溶液反应生成NaClO和NaCl,结合图1分析解答;
(2)根据图1,pH=8时,溶液中HClO和ClO-的物质的量分布分数相等,即浓度相等,结合H2CO3的Ka1、Ka2分析判断HClO与H2CO3、HCO的酸性强弱,判断反应的产物;
(3)①提高PH3的脱除率需要使反应充分进行,结合图2和PH3的脱除原理分析判断;②H2S等有害气体能够与氢氧化钠发生反应,也能NaClO吸收液发生氧化还原反应,而PH3几乎不与NaOH溶液反应,为了更好的除去PH3,需要减少NaClO的消耗,据此分析解答;③根据图3,结合PH3的脱除原理分析解答。
【详解】
(1)工业上常用NaOH溶液与Cl2反应制备NaClO,Cl2与冷的NaOH溶液反应生成NaClO和NaCl,反应的离子方程式为Cl2 + 2OH-= Cl-+ ClO-+ H2O;根据图1,当通入Cl2至溶液pH=5时,溶液中浓度最大的微粒是HClO,故答案为:Cl2 + 2OH-= Cl-+ ClO-+ H2O;HClO;
(2)NaClO易与空气中的CO2反应生成次氯酸,根据图1,pH=8左右时,溶液中HClO和ClO-的物质的量分布分数相等,即浓度相等,因此HClO的电离平衡常数K= c(H+)≈10-8,而H2CO3的Ka1、Ka2依次为4.47×10-7、4.68×10-11,所以酸性:H2CO3>HClO>HCO,因此反应的化学方程式为NaClO + CO2 + H2O = NaHCO3 + HClO,故答案为:NaClO + CO2 + H2O = NaHCO3 + HClO;
(3)①A.增大尾气的流速,反应不充分,PH3的脱除率会降低,故A不选;B.根据图2,温度越高,NaClO溶液中有效氯含量越低,将吸收液加热到40℃以上,NaClO溶液中有效氯含量较低,使得PH3的脱除率降低,故B不选;C.采用气、液逆流的方式吸收尾气,可以使气、液充分接触,反应更充分,PH3的脱除率提高,故C选;D.吸收尾气的过程中定期补加适量NaClO并调节合适的溶液pH,可以使尾气中PH3充分反应,提高PH3的脱除率,故D选;故答案为:CD;
②H2S等有害气体能够与氢氧化钠发生反应,也能NaClO吸收液发生氧化还原反应,而PH3几乎不与NaOH溶液反应,为了提高NaClO吸收液去除PH3的效率,因此黄磷尾气通过NaClO吸收液前预先用30%NaOH溶液吸收处理,减少NaClO的消耗量,故答案为:吸收绝大多数H2S气体,减少NaClO的消耗量;
③根据图3,pH=9时PH3的脱除率总是比pH=11的大,是因为pH=9时溶液中HClO的浓度较大,更有利于释放原子氧,故答案为:pH=9时溶液中HClO的浓度较大,更有利于释放原子氧。
【点睛】
本题的易错点和难点是(2),要注意判断NaClO与CO2反应的产物是碳酸钠还是碳酸氢钠。
化学方程式:
用化学式来表示化学反应的式子,叫做化学方程式。化学方程式不仅表明了反应物、生成物和反应条件,同时,通过相对分子质量或相对原子质量还可以表示个物质之间的质量关系,即各物质之间的质量比。
书写化学方程式要遵守两个原则:
一是必须以客观事实为基础,绝不能凭空臆想、臆造事实上不存在的物质和化学反应;
二是要遵守质量守恒定律,等号两边各原子种类与数目必须相等。
化学方程式的意义:
化学方程式不仅表明了反应物、生成物和反应条件。同时,化学计量数代表了各反应物、生成物物质的量关系,通过相对分子质量或相对原子质量还可以表示各物质之间的质量关系,即各物质之间的质量比。对于气体反应物、生成物,还可以直接通过化学计量数得出体积比。
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研究氮氧化物等大气污染物的处理对建设美丽家乡、打造宜居环境具有重要意义。
(1)Pb(NO3)2受热分解后能得到PbO、NO2和另一种气体,该气体为_______(写分子式)。
(2)现有以下反应:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)∆H1
N2(g)+O2(g)=2NO(g)∆H2
2H2(g)+2NO(g) =2H2O(l)+ N2(g) ∆H3
查阅资料获得部分化学键的键能E数据如下表:
化学键 |
|
|
|
|
E/(kJ∙mol-1) | 946 | 436 | 497 | 632 |
已知∆H1=-572kJ/mol,则∆H3=________。
(3)O3-石灰乳联合处理NO的方法是先将NO经O3氧化,再用石灰乳吸收氮的氧化物,发生的主要化学反应有:NO+O3=NO2+O2,2NO+O2=2NO2,NO2+NO+Ca(OH)2= Ca(NO2)2+H2O,4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O,
①为保证NO被充分吸收,至少为_______(填字母)。
A. B. C. D.1
②其他条件相同时,石灰乳浆液中分别加入等物质的量的不同亚硫酸盐对NOx去除效率的影响如图所示。0~25min内,Na2SO3对NOx的去除效率明显高于CaSO3的原因是_______。
③下图是环保工业中利用催化反硝化电解法降解水中的示意图,写出阴极的电极反应式_______。
(4)对于反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g),有学者认为分两步完成,其反应历程如图所示。已知第1步反应2NO(g)⇌N2O2(g)(是快反应,会快速建立平衡状态,第2步反应N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)是慢反应。研究发现,在未使用催化剂的条件下,升高温度,总反应速率减慢,其原因可能是_______。
MnO2是重要的化工原料,山软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图:
资料:①软锰矿的主要成分为MnO2,主要杂质有Al2O3和SiO2
②全属离于沉淀的pH
Fe3+ | Al3+ | Mn2+ | Fe2+ | |
开始沉淀时 | 1.5 | 3.4 | 5.8 | 6.3 |
完全沉淀时 | 2.8 | 4.7 | 7.8 | 8.3 |
③该工艺条件下,MnO2与H2SO4反应。
(1)溶出
①溶出前,软锰矿需研磨。目的是____。
②溶出时,Fe的氧化过程及得到Mn2+的主要途径如图所示:
i.步骤II是从软锰矿中溶出Mn2+的主要反应,反应的离子方程式是____。
ii.若Fe2+全部来自于反应Fe+2H+=Fe2++H2↑,完全溶出Mn2+所需Fe与MnO2的物质的量比值为2。而实际比值(0.9)小于2,原因是____。
(2)纯化。已知:MnO2的氧化性与溶液pH有关。纯化时先加入MnO2,后加入NH3·H2O,调溶液pH≈5,说明试剂加入顺序及调节pH的原因:____。
(3)电解。Mn2+纯化液经电解得MnO2。生成MnO2的电极反应式是____。
(4)产品纯度测定。向ag产品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2SO4,加热至充分反应。再用cmol·L-1KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至终点,消耗KMnO4溶液的体积为dL(已知:MnO2及MnO均被还原为Mn2+。相对分子质量:MnO2-86.94;Na2C2O4-134.0)
产品纯度为____(用质量分数表示)。
煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx(主要成分为NO、NO2的混合物),对烟气进行脱硫、脱硝有多种方法。
(1)碱液吸收法:采用石灰乳脱除SO2.脱除后的主要产物是_____。
(2)液相氧化法:采用 NaClO溶液进行脱除。
①NaClO水解的离子方程式是_____。
②NaClO溶液吸收NO的主要过程如下
i.NO(aq)+HClO(aq)⇌NO2(aq)+HCl(aq) △H1
ii.3NO2(aq)+H2O(1)⇌2HNO3(aq)+NO(aq) △H2
NO(aq)转化为HNO3(aq)的热化学方程式是_____。
③研究pH对NO脱除率的影响。调节 NaClO溶液的初始pH,NO的脱除率如表:
初始pH | 3.5 | 4.5 | 5.5 | 6.5 | 7.5 |
NO脱除率 | 91% | 88% | 83% | 65% | 51% |
pH影响NO脱除率的原因是_____。
(3)研究发现,在液相氧化法中,一定量的SO2能提高NOx的脱除率。当pH=5.5时,SO2对有效氯含量、NOx脱除率的影响如图所示。
①据图1,通入SO2后有效氯含量降低。SO2和HClO反应的离子方程式是_____。
②针对图2中NOx脱除率提高的原因,研究者提出了几种可能发生的反应:
A.SO2+2NO+H2O═N2O+H2SO4
B.2SO2+2NO+2H2O═N2+2H2SO4
C.4SO2+2NO2+4H2O═N2+4H2SO4
用同位素示踪法确认发生的反应:把15NO2和NO按一定比例混合,通入SO2的水溶液中,检测气体产物。
a.气体产物中主要含有15NO2、N2O,则发生的主要反应是_____(填序号)。
b.同时检测到气体产物中还有15N N,产生15N N的化学方程式是_____。