鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化微项目 论证重污染天气“汽车限行”的合理性——探讨社会性科学议题复习练习题

微项目　论证重污染天气“汽车限行”的合理性

基础过关练

1.(2020江苏淮安高中教学协作体高二上联考)汽车彻底改变了我们的生活,成为我们不可或缺的交通工具之一。汽车尾气系统中的催化转化器,可有效降低尾气中的CO、NO和NO2等向大气的排放,在催化转化器的前半部发生的反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。下列关于反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)的说法正确的是(　　)

A.CO是氧化剂 

B.CO发生氧化反应

C.NO被氧化 

D.NO是还原剂

2.(2020湖南长郡中学高一上期末)随着我国汽车年销量的大幅增加,给空气造成了很大的污染。汽车尾气装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物

B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2

C.反应中CO为氧化剂,CO2为氧化产物

D.催化转化总反应的化学方程式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2

3.汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等,汽车尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。

(1)汽车尾气中的CO来自　　　　　　　　　　　　,NO来自　                                                      　　　　　　　　　　　　。 

(2)NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下,NO2发生一系列的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为①2NO22NO+2O,②2NO+O22NO2,③O+O2O3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是(　　)

A.NO2起催化剂作用 

B.NO起催化剂作用

C.NO2只起氧化剂作用 

D.O3与O2为同素异形体

(3)汽车尾气对环境和人体的危害主要有　　　　。 

A.光化学烟雾:NOx在紫外线照射下与碳氢化合物发生反应形成的有毒烟雾

B.酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨雪降到地面

C.破坏臭氧层:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加

D.NO与血红蛋白结合使人中毒

(4)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式:　                                                        　　　　　　　　　　　　　。 

(5)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知:4NH3+6NO 5N2+6H2O,8NH3+6NO2 7N2+12H2O。同温、同压下,3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的体积之比是　　　　　。 

4.研究PM2.5、SO2、NOx等,对监测空气质量具有重要意义。取某样本用蒸馏水处理制成待测液,其中所含离子及其浓度如下表:

请回答下列问题:

(1)根据表中数据计算此待测液中H+的浓度为　　　　mol·L-1。 

(2)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

①汽车发动机工作时的高温会引发N2和O2反应,反应的化学方程式是　                                  　　　　　　　　　　。 

②NOx能形成酸雨,由NO2形成酸雨的主要反应是　　　　　　　　　　(写离子方程式)。 

(3)为减少SO2的排放,常采取的措施有:

①在燃煤中加入生石灰可以起到固硫的作用,SO2被吸收后转化成一种硫元素的最高价态的化合物,该物质的化学式是　　　　　。 

②吸收烟气中的SO2,以下物质可做吸收剂的是　　(填序号)。 

a.NaOH溶液　　　

b.硫酸溶液　　　

c.NaHSO3溶液

③硫酸工业中的尾气SO2可以循环利用,写出SO2转化为SO3的化学方程式:　               　　　　　　　　　　　　。 

能力提升练

1.()NO和CO均为汽车尾气的主要成分,常采用催化转化法处理。某学习小组在实验室对汽车尾气的处理原理进行相关探究。

(1)制备CO。

该小组同学利用图甲所示实验装置通过甲酸(HCOOH)脱水法制备CO,并将干燥、纯净的CO收集到装有少量高效催化剂的硬质玻璃管X中。

甲

①装置A中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②仪器a的名称为　　　　　。导管b的作用为　　　　　　　　　　　　　。 

③加入试剂前,检查该装置气密性的方法为                                                                                                                                                                           　。 

④按照上图所示实验装置进行实验:打开K1、K2,将浓硫酸滴入甲酸中,点燃酒精灯,　                                          　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填操作)后,关闭K1、K2,停止实验。 

(2)探究CO与NO的反应。

乙

丙

①实验室可用图甲中装置A(去掉酒精灯)制备NO,与之相比,用装置D制备NO的优点为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②图乙中碱石灰可用　　　　　(填试剂名称)代替。 

③将充满NO的注射器Y按图丙所示装置连接,打开K1,将注射器Y中的气体缓慢充入硬质玻璃管X中,气体在硬质玻璃管X中发生反应的化学方程式为　　                                          　　　　　　　　　　　。 

2.()废水、废气对自然环境有破坏作用,大气污染和水污染治理刻不容缓。

(1)某化工厂产生的废水中含有Fe2+、Mn2+等金属离子,可用过硫酸铵[(NH4)2S2O8]氧化除去。

①过硫酸铵与Mn2+反应生成MnO2的离子方程式为　　　                              　　　　　　　　　　　　　　。 

②温度与Fe2+、Mn2+氧化程度之间的关系如图1所示:

图1

实验过程中应将温度控制在　　　　　。Fe2+被氧化后形成胶体絮状粒子,常加入活性炭处理,加入活性炭的目的为　　　　　　　　　　　。 

③H2O2也有较强的氧化性,在实际生产中不用H2O2氧化Mn2+的原因是　　                             　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)工业上废气中的SO2可用Na2CO3溶液吸收,反应过程中溶液组成的变化如图2所示。

图2

①吸收初期(图中A点以前)反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 

②C点高于B点的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)中,C元素的化合价升高,被氧化,则CO为还原剂,发生氧化反应;N元素的化合价降低,被还原,则NO是氧化剂,故B正确。

2.D　根据题图可知,总反应中氮元素化合价降低,一氧化氮为氧化剂,氮气是还原产物,故A错误;氮气不是污染成分,故B错误;反应中碳元素化合价升高,一氧化碳为还原剂,故C错误;根据题图可知发生的反应为2NO+O2 2NO2、2NO2+4CO 4CO2+N2,由两式可得总反应为2NO+O2+4CO 4CO2+N2,故D正确。

3.答案　(1)汽油的不完全燃烧　N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应　(2)AD　(3)ABCD　(4)2CO+2NO N2+2CO2　(5)1∶3

解析　(1)一氧化碳是由汽油不完全燃烧产生的;N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下反应可生成NO。(2)根据反应过程可知,二氧化氮参加了反应,但最后又生成了,说明它是催化剂,催化剂起催化作用,故A正确、C错误;NO在反应①中为生成物,在反应②中为反应物,所以NO是中间产物,故B错误;氧气和臭氧是由氧元素组成的不同单质,互为同素异形体,故D正确。(3)NOx在紫外线照射下与碳氢化合物发生反应形成的有毒烟雾,称为光化学烟雾,故A正确;NOx能形成硝酸型酸雨,故B正确;NO2能破坏臭氧层,故C正确;NO易与血红蛋白结合使人中毒,故D正确。(4)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体,NO被CO还原的化学方程式为2CO+2NO N2+2CO2。(5)设NO体积为x L,则NO2体积为(3-x) L,根据得失电子守恒可得x×2+(3-x)×4=3.5×3,解得x=0.75,则二氧化氮为2.25 L,所以原混合气体中NO和NO2的体积之比是1∶3。

4.答案　(1)1×10-4　(2)①N2+O2 2NO　②3NO2+H2O 2H++2N+NO　(3)①CaSO4　②a　③2SO2+O2 2SO3

解析　(1)根据溶液呈电中性可得c(K+)+c(Na+)+c(N)+c(H+)=2c(S)+c(N)+c(Cl-),所以c(H+)=1×10-4 mol·L-1。

(2)①汽车发动机工作时的高温会引发N2和O2反应,反应的化学方程式是N2+O2 2NO。②NOx能形成酸雨,NO2形成酸雨的离子方程式为3NO2+H2O 2H++2N+NO。

(3)①在燃煤中加入生石灰,氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙,故硫元素最高价态的化合物为CaSO4。②氢氧化钠溶液可以吸收二氧化硫,生成亚硫酸氢钠或亚硫酸钠,故a正确;硫酸不能吸收二氧化硫,故b错误;NaHSO3溶液不能吸收二氧化硫,故c错误。③硫酸工业中的尾气SO2可以循环利用,SO2转化为SO3的化学方程式为2SO2+O2 2SO3。

能力提升练

1.答案　(1)①HCOOH CO↑+H2O　②蒸馏烧瓶　平衡压强,使浓硫酸容易滴入蒸馏烧瓶中　③在K2处连接导管,并将导管口浸入水面以下,打开K1、K2,微热蒸馏烧瓶,导管口有气泡冒出,撤去热源后,导管中形成一段水柱,且一段时间内不下降,说明装置的气密性良好　④在装置右端收集气体并验纯,当CO纯净

(2)①可防止空气中的O2与NO反应而干扰实验、容易控制反应的发生和停止　②无水氯化钙(或五氧化二磷、硅胶)　③2NO+2CO N2+2CO2

解析　(1)①装置A是利用甲酸脱水制取CO,反应的化学方程式为HCOOH CO↑+H2O。②仪器a是带有支管的烧瓶,故为蒸馏烧瓶;导管b的作用为平衡压强,使浓硫酸容易滴入蒸馏烧瓶中。③加入试剂前,检查该装置气密性的方法为:在K2处连接导管,并将导管口浸入水面以下,打开K1、K2,微热蒸馏烧瓶,导管口有气泡冒出,撤去热源后,导管中形成一段水柱,且一段时间内不下降,说明装置的气密性良好。④实验目的是制取纯净的CO气体,故需要进行的操作是在装置右端收集气体并验纯,当CO纯净后再停止反应。(2)①用装置D制备NO气体,可以看出隔绝了空气,防止NO被氧化,同时可以抽插铜丝控制反应的进行和停止。②图乙中碱石灰的作用是干燥NO气体,可以用中性或酸性固态干燥剂代替,所以可用无水氯化钙、五氧化二磷、硅胶代替。③硬质玻璃管X中是CO和NO反应生成无害气体N2和CO2,发生反应的化学方程式为2NO+2CO N2+2CO2。

2.答案　(1)①S2+2H2O+Mn2+ 4H++2S+MnO2↓

②80 ℃(80 ℃~90 ℃区间均可)　吸附胶体粒子形成沉淀　③锰的化合物可催化H2O2分解,使消耗的H2O2增多　(2)①2Na2CO3+SO2+H2O 2NaHCO3+Na2SO3　②NaHSO3的物质的量是Na2CO3的2倍

解析　(1)①过硫酸铵与Mn2+反应生成MnO2,反应的离子方程式为S2+2H2O+Mn2+ 4H++2S+MnO2↓;②根据图1可知:80 ℃时Fe2+、Mn2+氧化程度接近1.0,故实验过程中可将温度控制在80 ℃;Fe2+被氧化后形成胶体絮状粒子,常加入活性炭处理,加入活性炭的目的为吸附胶体粒子形成沉淀;③H2O2也有较强的氧化性,在实际生产中不用H2O2氧化Mn2+的原因是锰的化合物可催化H2O2分解,使消耗的H2O2增多。(2)①由图2可知吸收初期(图中A点以前)NaHCO3 和Na2SO3的量明显增加,则发生反应的化学方程式为2Na2CO3+SO2+H2O 2NaHCO3+Na2SO3;②根据钠原子守恒,可知NaHSO3的物质的量是Na2CO3的2倍,所以NaHSO3的百分浓度比Na2CO3的大。