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专项特训2 非金属及其化合物对环境的影响
1.我国计划在2030年实现“碳达峰”,体现了对解决全球环境问题的大国担当。下列说法正确的是( )
A.利用火力发电,减少CO2的排放
B.燃煤中加入CaO减少CO2气体的排放
C.采取节能低碳生活方式,禁止使用化石燃料
D.用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料,实现CO2的资源化利用
答案 D
解析 利用火力发电,会增加煤炭的燃烧,不利于减少CO2的排放,故A错误;CaO和CO2高温下几乎不反应,因此燃煤中加入CaO不能减少CO2气体的排放,故B错误;采取节能低碳生活方式,不能禁止使用化石燃料,只能尽量使用新能源代替化石燃料,故C错误。
2.目前,O3污染已经引起社会越来越多的关注,对流层中由氮氧化物参与的臭氧循环如图所示。下列说法正确的是( )
A.O3具有强还原性
B.O3是工业生产中直接排放的污染物
C.大气中O3的浓度通常冬季比夏季的大
D.控制氮氧化物等污染物排放可有效防止臭氧污染
答案 D
解析 O3具有强氧化性,A错误;臭氧污染是排放到空气中的氮氧化物引起的二次污染,O3不是工业生产中直接排放的污染物,B错误;夏季太阳辐射强,温度高,有利于NO2光解为NO和O,O与O2结合生成O3,所以夏季大气中O3的浓度更大,C错误。
3.(2022·绍兴市高三模拟)SO2是引起酸雨的因素之一,工业上通过NaClO碱性溶液(含NaOH)吸收SO2来控制和治理。在45 ℃时,将含有SO2的烟气和NaClO碱性溶液按图1方式通入反应釜;常加Ni2O3作催化剂,催化过程如图2所示。下列说法不正确的是( )
A.催化过程1的化学方程式:Ni2O3+NaClO===2NiO2+NaCl
B.催化过程2的离子方程式:2NiO2+ClO-===Ni2O3+Cl-+2O
C.反应釜中的总反应:NaClO+SO2+2NaOH===NaCl+Na2SO4+H2O
D.用Ca(ClO)2代替NaClO脱硫效果更好,可生成难溶CaSO4有利于反应进行
答案 D
解析 用Ca(ClO)2代替NaClO脱硫,虽然也能将SO2氧化为H2SO4并最终转化为CaSO4,但难溶的CaSO4会堵塞催化剂层的气孔,使SO2、Ca(ClO)2溶液、催化剂三者难以充分接触,从而降低脱硫效果,D不正确。
4.(2022·淮南市高三模拟)水体中过量氨氮(以NH3表示)或总氮(溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素总量)含量过高会导致水体富营养化。用次氯酸钠除去氨氮的一种原理如下图所示:
下列说法错误的是( )
A.NaClO除去氨氮的总反应的化学方程式:2NH3+3NaClO===N2+3NaCl+3H2O
B.整个过程中发生的反应都是氧化还原反应
C.在较高温度下,氨氮去除率会降低
D.NaClO投入过多,总氮去除率可能会下降
答案 B
解析 盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水的反应不是氧化还原反应,B错误;较高温度下,次氯酸容易分解,氨氮去除率降低,C正确;次氯酸钠投入过多,可能将氨气氧化为硝酸根离子,总氮去除率降低,D正确。
5.煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,是大气的重要污染源之一。用Ca(ClO)2溶液对烟气[n(SO2)∶n(NO)=3∶2]同时脱硫脱硝(分别生成SO、NO),得到NO、SO2脱除率如图,下列说法不正确的是( )
A.脱除NO的反应:2NO+3ClO-+H2O===2H++2NO+3Cl-
B.SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NO
C.依据图中信息,在80 min时,吸收液中n(NO)∶n(Cl-)=2∶3
D.随着脱除反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐减小
答案 C
解析 SO2比NO更易溶于水,更容易发生反应,故B正确;脱除反应的化学原理分别为2NO+3ClO-+H2O===2H++2NO+3Cl-、SO2+ClO-+H2O===2H++SO+Cl-;已知n(SO2)∶n(NO)=3∶2,依据图中信息及离子方程式中的比例关系得:在80 min时,NO脱除率40%,即反应的NO为2 mol×40%=0.8 mol,0.8 mol NO生成0.8 mol NO和1.2 mol Cl-;SO2脱除率100%,即3 mol SO2全部反应生成3 mol Cl-,所以Cl-共4.2 mol;吸收液中n(NO)∶n(Cl-)=0.8∶4.2=4∶21,故C错误;由脱除反应的化学原理知,生成大量H+,pH减小,所以吸收剂溶液的pH逐渐减小,故D正确。
6.(2022·河北高三模拟)科学研究发现在不同金属催化剂的作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NO),以达到消除污染的目的,其工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.铱(Ir)的表面发生反应:H2+N2ON2+H2O
B.导电基体上消除含氮污染物的总反应为2H++4H2+2NON2O+5H2O
C.若导电基体上只有单原子Pt,含氮污染物也能被消除
D.导电基体上的Pt颗粒增多不利于降低溶液中的含氮量
答案 C
解析 由图示可知,导电基体上的转化原理是在单原子Pt和单原子Cu协同催化作用下,将溶液中的NO转化为N2O气体,在气体中又在铱的催化作用下将氢气和N2O转化成无污染的N2,C错误。
7.(2022·拉萨高三模拟)在酸性环境中,纳米Fe/Ni复合材料去除污染水体中NO的反应过程(Ni不参与反应)如图所示:
下列表达反应过程或现象的方程式错误的是( )
A.反应步骤ⅰ:NO+Fe+2H+===NO+Fe2++H2O
B.反应步骤ⅱ:NO+3Fe+8H+===3Fe2++NH+2H2O
C.反应进行一段时间,过滤出水体中出现的白色絮状物,白色絮状物在空气中最终变成红褐色:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
D.硝酸亚铁溶液中滴加稀硫酸发现溶液变黄:2Fe2++SO+4H+===2Fe3++SO2↑+2H2O
答案 D
解析 根据图示可知,酸性环境中,纳米Fe/Ni去除NO分两步,反应i中NO在吸附点被Fe还原为NO,离子方程式为NO+Fe+2H+===NO+Fe2++H2O;反应ⅱ中NO在另外的吸附点被Fe还原为NH,离子方程式为NO+3Fe+8H+===3Fe2++NH+2H2O。
8.采用科学技术减少氮氧化物、SO2等物质的排放,可促进社会主义生态文明建设。
(1)氨法脱硫。该方法是一种高效低耗能的湿法脱硫方式,利用氨水吸收废气中的SO2,并在富氧条件下氧化为硫酸铵,得到化肥产品。反应的化学方程式:_________________________。
(2)SO2烟气脱除的一种工业流程如图:
①用纯碱溶液吸收SO2将其转化为HSO,反应的离子方程式:_________________________。
②若石灰乳过量,将其产物再排回吸收池,其中可用于吸收SO2的物质的化学式:________________________________________________________________________。
(3)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示:
①SCR技术中的氧化剂为__________。
②当NO2与NO的物质的量之比为1∶1时,与足量氨气在一定条件下发生反应。该反应的化学方程式为___________________________________________________________。
当有3 mol电子发生转移时,则参与反应的NO的物质的量为__________。
答案 (1)4NH3·H2O+2SO2+O2===2(NH4)2SO4+2H2O (2)①H2O+2SO2+CO===2HSO+CO2 ②Ca(OH)2 (3)①NO、NO2
②2NH3+NO+NO2===2N2+3H2O(g) 0.5 mol
解析 (3)②当NO2与NO的物质的量之比为1∶1时,与足量氨气在一定条件下发生反应生成氮气和水蒸气,该反应的化学方程式为2NH3+NO+NO2===2N2+3H2O(g)。根据方程式可知消耗1 mol NO,转移6 mol电子,则当有3 mol电子发生转移时,则参与反应的NO的物质的量为0.5 mol。
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