综合题15.0分
化学

8.雾霾含有大量的污染物SO2、NO。工业上变废为宝利用工业尾气获得NH4NO3产品的流程图如下:(Ce为铈元素)

(1)上述流程中循环使用的物质有      

(2)上述合成路线中用到15%~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2),其水溶液具有弱碱性,显碱性的原因:HOCH2CH2NH2+ H2O  HOCH2CH2NH3+  + OH-,写出乙醇胺吸收CO2的化学方程式__________________________。    

 (3)写出吸收池Ⅲ中,酸性条件下NO转化为NO2-的离子方程式为        。

(4)在NaHSO3溶液中NaHSO3的电离作用大于水解作用,当向其中加入CaCl2溶液时,会发生反应:Ca2++SO32-=CaSO3↓,这样就破坏了溶液中HSO3-在溶液中存在电离平衡:HSO3- SO32-+ H+,使平衡正向移动,进行电离产生大量的H+;

(5)电解池Ⅴ可使Ce4+再生,装置如下图所示:



生成Ce4+从____口(填字母)流出,写出阴极的电极反应式             :

(6)从氧化池Ⅵ中得到粗产品NH4NO3的实验操作是     、     、过滤、洗涤等。上述流程中每一步均恰好完全反应,若制得NH4NO3质量为xkg,电解池V制得cmol/L的S2O32﹣溶液ym3,则氧化池Ⅵ中消耗的O2在标准状况下的体积为             m3。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)乙醇胺、Ce4+

解析

(1)根据流程可知乙醇胺、Ce4既是反应物也是生成物,故可循环使用的物质有乙醇胺、Ce4;

考查方向

离子方程式的书写、电解原理及应用、物质的分离提纯、氧化还原反应的有关计算的知识。

解题思路

(1)观察流程可以发现乙醇胺、Ce4;既是反应物也是生成物,故可循环使用的物质有乙醇胺、Ce4+;

易错点

(1)不能准确捕捉图中可以循环使用物质的信息;

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)NO + H2O + Ce4+ =Ce3+ +NO2-+ 2H+ 

解析

乙醇胺水溶液具有弱碱性,所以与CO2反应生成相应的盐反应的化学方程式为:2HOCH2CH2NH2 +H2O+CO2 = (HOCH2CH2NH3)2CO3或HOCH2CH2NH2 +H2O+CO2 = (HOCH2CH2NH3)HCO3。

考查方向

离子方程式的书写、电解原理及应用、物质的分离提纯、氧化还原反应的有关计算的知识。

解题思路

(2)乙醇胺水溶液具有弱碱性,所以与CO2反应生成相应的盐。

易错点

(2)应用新知识(乙醇胺水溶液具有弱碱性)能力较弱,不能有效书写信息型化学方程式;

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)NO+ H2O + Ce4+ =Ce3+ +NO2-+ 2H+                                          

解析

(3)在吸收池Ⅲ中,NO在酸性条件下转化为NO2-,同时Ce4+转化为Ce3+,所以反应的离子方程式是NO+H2O+ Ce4+=Ce3++NO2-+2H+;

考查方向

离子方程式的书写、电解原理及应用、物质的分离提纯、氧化还原反应的有关计算的知识。

解题思路

(3)没有掌握氧化还原反应方程式的配平技巧;

易错点

(3)吸收池Ⅲ中,在酸性条件下根据流程示意图可知NO转化为NO2-,同时Ce4+转化为Ce3+,所以反应的离子方程式是NO+H2O+ Ce4+=Ce3++NO2-+2H+;

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

(4)HSO3-中存在电离平衡HSO3-H++ SO32-,加入CaCl2溶液,Ca2+ + SO32- =CaSO3↓,电离平衡正向移动,c(H+)增大。

解析

(4)在NaHSO3溶液中NaHSO3的电离作用大于水解作用,当向其中加入CaCl2溶液时,会发生反应:Ca2++SO32-=CaSO3↓,这样就破坏了溶液中HSO3-在溶液中存在电离平衡:HSO3- 

(4)在NaHSO3溶液中NaHSO3的电离作用大于水解作用,当向其中加入CaCl2溶液时,会发生反应:Ca2++SO32-=CaSO3↓,这样就破坏了溶液中HSO3-在溶液中存在电离平衡:HSO3- SO32-+ H+,使平衡正向移动,进行电离产生大量的H+;c(H+)增大,因此溶液的pH减小。

SO32-+ H+,使平衡正向移动,进行电离产生大量的H+;c(H+)增大,因此溶液的pH减小。

考查方向

离子方程式的书写、电解原理及应用、物质的分离提纯、氧化还原反应的有关计算的知识。

解题思路

(4)在NaHSO3溶液中NaHSO3的电离作用大于水解作用,当向其中加入CaCl2溶液时,会发生反应:Ca2++SO32-=CaSO3↓,这样就破坏了溶液中HSO3-在溶液中存在电离平衡:HSO3- 

(4)在NaHSO3溶液中NaHSO3的电离作用大于水解作用,当向其中加入CaCl2溶液时,会发生反应:Ca2++SO32-=CaSO3↓,这样就破坏了溶液中HSO3-在溶液中存在电离平衡:HSO3- SO32-+ H+,使平衡正向移动,进行电离产生大量的H+;

SO32-+ H+,使平衡正向移动,进行电离产生大量的H+;

易错点

(4)没有理解外界条件对电离平衡的影响;

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

a      2HSO3- +4H+ +4e- = S2O32- + 3H2O

解析

(5)在装置Ⅴ可以使Ce4+再生,①由于Ce3+→Ce4+,化合价升高,失去电子,所以生成Ce4+从电解槽的阳极a流出;②电解池的阴极发生得电子的还原反应,所以在阴极发生的电极的反应式是2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O。

考查方向

离子方程式的书写、电解原理及应用、物质的分离提纯、氧化还原反应的有关计算的知识。

解题思路

(5)在装置Ⅴ可以使Ce4+再生,①由于Ce3+→Ce4+,化合价升高,失去电子,所以生成Ce4+从电解槽的阳极a流出;②电解池的阴极发生得电子的还原反应;

易错点

(5)电化学知识应用能力不强;

第6小题正确答案及相关解析

正确答案

(6)蒸发浓缩、冷却结晶  );   0.21x-22.4cy

解析

(6)由于NH4NO3受热易分解,所以获得粗产品的实验步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等。设NO2-、NO3-的物质的量分别为m、n,则根据原子守恒得出如下关系:m+n=1000x/80

,根据NO分别生成NO2-、NO3-的电子守恒关系,以及电解池Ⅴ中的电解反应中的守恒关系可以得出m+3n=4cy×1000,所以可以得出m=75x-2000cy, 1mol氧气反应转移电子4mol,所以消耗氧气的物质的量为(75x-2000cy)l÷(4×2)=(75x-2000cy)/8,所以至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2的体积是[(75x-2000cy)/8]×22.4×10-3= 0.21x-22.4cy,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;0.21x-22.4cy。

考查方向

离子方程式的书写、电解原理及应用、物质的分离提纯、氧化还原反应的有关计算的知识。

解题思路

(6)由于NH4NO3受热易分解,要结晶出晶体,温度不能太高,所以获得粗产品的实验步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等。根据电子守恒以及原子守恒计算消耗的O2的体积。

易错点

(6)不能利用守恒法和关系式法进计算。