18. 密闭容器中装有$CH_4、$$N_2$和$O_2$的混合气体,点火使其充分反应$,CH_4$和$O_2$全部反应,转化为CO、$CO_2$和$H_2O,$待容器恢复至室温,测得容器内的混合气体中碳元素的质量分数为12%,则反应前混合气体中$N_2$的质量分数可能为 (
A.28%
B.42%
C.54%
D.64%
B
)A.28%
B.42%
C.54%
D.64%
答案:
B 解析:假设反应后恢复至室温时容器中所得混合气体的质量为100 g,则该混合气体中含碳元素的质量为$100\ \text{g}×12\%=12\ \text{g}$,可得原来甲烷的质量为$\frac{12\ \text{g}}{\frac{12}{16}×100\%}=16\ \text{g}$,甲烷中氢元素的质量为$16\ \text{g}-12\ \text{g}=4\ \text{g}$,则生成水的质量为$\frac{4\ \text{g}}{\frac{2}{18}×100\%}=36\ \text{g}$,根据元素守恒,水中的氢、氧元素都来自反应前的气体,所以反应前混合气体的总质量为$100\ \text{g}+36\ \text{g}=136\ \text{g}$。假设甲烷完全燃烧,生成二氧化碳和水,则二氧化碳的质量为$\frac{12\ \text{g}}{\frac{12}{44}×100\%}=44\ \text{g}$,此时氮气的质量为$100\ \text{g}-44\ \text{g}=56\ \text{g}$;假设甲烷不完全燃烧,生成一氧化碳和水,则一氧化碳的质量为$\frac{12\ \text{g}}{\frac{12}{28}×100\%}=28\ \text{g}$,此时氮气的质量为$100\ \text{g}-28\ \text{g}=72\ \text{g}$。所以氮气的质量应在56 g到72 g之间,设反应前混合气体中${N2}$的质量分数为x,则$\frac{56\ \text{g}}{136\ \text{g}}×100\%<x<\frac{72\ \text{g}}{136\ \text{g}}×100\%$,$41.2\%<x<52.9\%$,即反应前混合气体中${N2}$的质量分数在41.2%到52.9%之间。故本题选B。
阅读下列材料,回答第19~20题。
燃煤生成的烟气中含有污染性气体二氧化硫,过多的二氧化硫排入空气会引起酸雨。
材料一:传统的烟气脱硫技术采用石灰石为脱硫剂,将其配制成石灰石浆液吸收燃煤烟气中的$SO_2,$生成不稳定的亚硫酸钙$(CaSO_3)$浆液,再经空气中的氧气充分氧化,生成硫酸钙$(CaSO_4)$从而实现烟气达标排放的目的。该"吸收—氧化"过程包括$:①CaCO_3$吸收$SO_2$生成$CaSO_3;②CaSO_3$转化为$CaSO_4。$吸收塔中液体接触方式如图甲所示。
材料二:新型环保纳米材料$MFc_2Oₓ(M$表示某+2价的金属元素)能使燃煤烟气中的$SO_2$转化为S,并由反应Ⅱ再生,原理如图乙所示。
19. 根据材料一,下列说法错误的是 (
A. 石灰石粉碎后加水所得浆液属于混合物
B. 在过程①即"吸收"环节中,硫元素化合价发生变化
C. 含$SO_2$烟气从吸收塔底部鼓入,浆液从吸收塔顶部喷淋,其目的是增大反应物间的接触面积,使反应更快更充分
D. 该过程的总反应的化学方程式为$2CaCO_3+2SO_2+O_2= 2CaSO_4+2CO_2$
20. 根据材料二,下列说法错误的是 (
A. 理论上整个反应过程不需要补充$MFc_2Oₓ$
B. 该处理方法将太阳能转化为化学能
C. 物质中氧元素的质量分数$:MFc_2Oₓ>MFc_2Oᵧ$
D. 理论上,每消除$64g SO_2,$需要提供4g氢气
燃煤生成的烟气中含有污染性气体二氧化硫,过多的二氧化硫排入空气会引起酸雨。
材料一:传统的烟气脱硫技术采用石灰石为脱硫剂,将其配制成石灰石浆液吸收燃煤烟气中的$SO_2,$生成不稳定的亚硫酸钙$(CaSO_3)$浆液,再经空气中的氧气充分氧化,生成硫酸钙$(CaSO_4)$从而实现烟气达标排放的目的。该"吸收—氧化"过程包括$:①CaCO_3$吸收$SO_2$生成$CaSO_3;②CaSO_3$转化为$CaSO_4。$吸收塔中液体接触方式如图甲所示。
材料二:新型环保纳米材料$MFc_2Oₓ(M$表示某+2价的金属元素)能使燃煤烟气中的$SO_2$转化为S,并由反应Ⅱ再生,原理如图乙所示。
B
)A. 石灰石粉碎后加水所得浆液属于混合物
B. 在过程①即"吸收"环节中,硫元素化合价发生变化
C. 含$SO_2$烟气从吸收塔底部鼓入,浆液从吸收塔顶部喷淋,其目的是增大反应物间的接触面积,使反应更快更充分
D. 该过程的总反应的化学方程式为$2CaCO_3+2SO_2+O_2= 2CaSO_4+2CO_2$
20. 根据材料二,下列说法错误的是 (
C
)A. 理论上整个反应过程不需要补充$MFc_2Oₓ$
B. 该处理方法将太阳能转化为化学能
C. 物质中氧元素的质量分数$:MFc_2Oₓ>MFc_2Oᵧ$
D. 理论上,每消除$64g SO_2,$需要提供4g氢气
答案:
19. B
20. C 解析:由图可知,${MFe2O}_{x}$在反应Ⅰ中是反应物,在反应Ⅱ中是生成物,故在整个反应中,${MFe2O}_{x}$可能是催化剂,化学反应前后,其质量和化学性质不变,故A说法正确;该处理方法将太阳能转化为化学能,故B说法正确;由图可知,在反应Ⅰ中,二氧化硫失去氧,${MFe2O}_{x}$得到氧生成${MFe2O}_{y}$,故$x<y$,故物质中氧元素的质量分数:${MFe2O}_{x}<{MFe2O}_{y}$,故C说法错误;该过程的总反应为一定条件下,二氧化硫与氢气反应生成S和水,每64份质量的${SO2}$与4份质量的氢气恰好完全反应,所以理论上,每消除64 g ${SO2}$,需要提供4 g氢气,故D说法正确。
20. C 解析:由图可知,${MFe2O}_{x}$在反应Ⅰ中是反应物,在反应Ⅱ中是生成物,故在整个反应中,${MFe2O}_{x}$可能是催化剂,化学反应前后,其质量和化学性质不变,故A说法正确;该处理方法将太阳能转化为化学能,故B说法正确;由图可知,在反应Ⅰ中,二氧化硫失去氧,${MFe2O}_{x}$得到氧生成${MFe2O}_{y}$,故$x<y$,故物质中氧元素的质量分数:${MFe2O}_{x}<{MFe2O}_{y}$,故C说法错误;该过程的总反应为一定条件下,二氧化硫与氢气反应生成S和水,每64份质量的${SO2}$与4份质量的氢气恰好完全反应,所以理论上,每消除64 g ${SO2}$,需要提供4 g氢气,故D说法正确。
21. (6分)回答下列问题。
(1) 古代人使用的"火折子"吹气即可燃,"火折子"的制作材料中有硫黄。硫燃烧的化学方程式为
(2) 1830年,法国人发明了摩擦火柴,将白磷、硫、$KClO_3、$$MnO_2$混合做成火柴头,摩擦生热使白磷燃烧,利用白磷燃烧的热量使$KClO_3$分解,然后是硫燃烧。该过程中$KClO_3$分解的化学方程式为
(3) 19世纪中期,瑞典人发明了安全火柴,将红磷涂在火柴盒的摩擦面上,硫、$KClO_3、$$MnO_2$藏于火柴头中。火柴划燃的瞬间,火苗异常旺,下列对产生此现象的原因推测不合理的是 (
A. 火柴头里的硫比火柴梗燃烧更剧烈
$B. MnO_2$分解产生氧气助燃
$C. KClO_3$分解产生氧气助燃
(1) 古代人使用的"火折子"吹气即可燃,"火折子"的制作材料中有硫黄。硫燃烧的化学方程式为
${S + O2\xlongequal{点燃}SO2}$
。(2) 1830年,法国人发明了摩擦火柴,将白磷、硫、$KClO_3、$$MnO_2$混合做成火柴头,摩擦生热使白磷燃烧,利用白磷燃烧的热量使$KClO_3$分解,然后是硫燃烧。该过程中$KClO_3$分解的化学方程式为
${2KClO3\xlongequal[\triangle]{{MnO2}}2KCl + 3O2\uparrow}$
。推测摩擦过程中白磷比硫先燃烧的原因是 白磷的着火点比硫的低
。(3) 19世纪中期,瑞典人发明了安全火柴,将红磷涂在火柴盒的摩擦面上,硫、$KClO_3、$$MnO_2$藏于火柴头中。火柴划燃的瞬间,火苗异常旺,下列对产生此现象的原因推测不合理的是 (
B
)(填字母)。A. 火柴头里的硫比火柴梗燃烧更剧烈
$B. MnO_2$分解产生氧气助燃
$C. KClO_3$分解产生氧气助燃
答案:
(1)${S + O2\xlongequal{\text{点燃}}SO2}$
(2)${2KClO3\xlongequal[\triangle]{{MnO2}}2KCl + 3O2\uparrow}$ 白磷的着火点比硫的低
(3) B
(2)${2KClO3\xlongequal[\triangle]{{MnO2}}2KCl + 3O2\uparrow}$ 白磷的着火点比硫的低
(3) B
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