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【題目】SO2是危害最為嚴重的大氣污染物之一,SO2的含量是衡量大氣污染的一個重要指標。工業(yè)上常采用催化還原法或吸收法處理SO2。催化還原SO2不僅可以消除SO2污染,而且可得到有價值的單質S。

(1)已知CH4和S的燃燒熱分別為a kJ/mol 和b kJ/mol。在復合組分催化劑作用下,CH4可使SO2轉化為S,同時生成CO2 和液態(tài)水。反應的熱化學方程式為______________。(△H用含a、b的代數式表示)

(2)用H2還原SO2生成S的反應分兩步完成,如圖1所示,該過程中相關物質的物質的量濃度隨時間的變化關系如圖2 所示:

①分析可知X為_______________(寫化學式),0~t1時間段的反應溫度為_______________,0~t1時間段用SO2表示的化學反應速率為______________________;

②總反應的化學方程式為___________________________________________;

(3)焦炭催化還原SO2生成S2的化學方程式為:2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g),恒容容器中,lmol/L SO2與足量的焦炭反應,SO2的轉化率隨溫度的變化如圖3 所示。

①該反應的ΔH______0(填“>”或“<”);

②700℃的平衡常數為_____________________;

(4)工業(yè)上可用Na2SO3溶液吸收SO2,該反應的離子方程式為___________,25℃時用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,當溶液pH=7時,溶液中各離子濃度的大小關系為___________。(已知:H2SO3的電離常數K1=1.3×10-2,K2=6.2×10-8

【答案】 CH4 (g)+2SO2 (g) = CO2 (g)+2S (s)+2H2O(l) △H=(2b-a) kJ/mol H2S 300℃ 2×10-3/t1 mol/(L· min) 2H2+SO2 = S+2H2O 36.45 mol/L SO32- +SO2 + H2O = 2HSO3- c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)

【解析】分析本題考查蓋斯定律的應用、熱化學方程式的書寫、化學反應速率的計算、方程式的書寫、化學平衡圖像的分析和計算、溶液中粒子濃度的大小關系。

(1)根據燃燒熱的概念寫出熱化學方程式,再用蓋斯定律。

(2)根據圖示和圖像中物質的變化以及物質的量濃度之間的關系,結合原子守恒,XH2S,0~t1時間段的反應溫度為300℃。根據圖像和化學反應速率的表達式計算υ(SO2)。根據圖示寫出總反應。

(3)根據圖像a點達到平衡狀態(tài),升高溫度SO2的平衡轉化率減小,平衡向逆反應方向移動,則ΔH0。根據圖中轉化率和三段式計算化學平衡常數。

(4)Na2SO3吸收SO2的離子方程式為SO32-+SO2+H2O=2HSO3-。Na2SO3溶液呈堿性,NaHSO3溶液呈酸性,用Na2SO3溶液吸收SO2得到pH=7的溶液,溶液中溶質為Na2SO3NaHSO3,溶液中c(H+)=c(OH-)=110-7mol/L,根據K2(H2SO3)==6.210-8,=6.210-8(110-7)=0.62,c(SO32-c(HSO3-),溶液中離子濃度由大到小的順序為c(Na+c(HSO3-c(SO32-c(H+)=c(OH-)。

詳解:(1)CH4S的燃燒熱分別為akJ/molbkJ/mol,寫出熱化學方程式:

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-akJ/mol(①)

S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-bkJ/mol(②)

應用蓋斯定律,將①-②2,CH4(g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l)ΔH=(2b-a)kJ/mol。

(2)①根據圖示和圖像,第一步對應圖像0~t1,H2SO2反應生成X,反應消耗的H2、SO2和生成的X物質的量濃度之比為(610-3):(310-3-110-3):(210-3)=3:1:1;第二步對應圖像t1~t2,XSO2反應生成S,消耗的XSO2物質的量濃度之比為(210-3):(110-3)=2:1,結合原子守恒,XH2S,0~t1時間段的反應溫度為300℃。υ(SO2)===mol/(L·min)。

根據圖示和圖像,總反應為H2SO2按物質的量之比2:1反應生成S,結合原子守恒,總反應的化學方程式為2H2+SO2=S+2H2O。

(3)①根據圖像a點達到平衡狀態(tài),700℃后升高溫度SO2的平衡轉化率減小,平衡向逆反應方向移動,逆反應為吸熱反應,則該反應的ΔH0。

②700℃SO2的轉化率為90%,用三段式

2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)

c(起始)(mol/L) 1 0 0

c(轉化)(mol/L) 190% 0.45 0.9

c(平衡)(mol/L) 0.1 0.45 0.9

700℃的平衡常數K===36.45mol/L。

(4)Na2SO3吸收SO2的離子方程式為SO32-+SO2+H2O=2HSO3-。Na2SO3溶液呈堿性,NaHSO3溶液呈酸性,用Na2SO3溶液吸收SO2得到pH=7的溶液,溶液中溶質為Na2SO3NaHSO3,溶液中c(H+)=c(OH-)=110-7mol/L,根據K2(H2SO3)==6.210-8=6.210-8(110-7)=0.62,c(SO32-c(HSO3-),溶液中離子濃度由大到小的順序為c(Na+c(HSO3-c(SO32-c(H+)=c(OH-)。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】鋅是一種重要的過渡金屬,鋅及其化合物有著廣泛的應用。

(1)指出鋅在周期表中的位置:第________周期,第________族,________區(qū)。

(2)Zn形成金屬晶體,其金屬原子堆積屬于下列______模式。

A.簡單立方 B.鉀型 C.鎂型 D.銅型

(3)葡萄糖酸鋅[CH2OH(CHOH)4COO]2Zn是目前市場上流行的補鋅劑。寫出Zn2+基態(tài)電子排布式________;葡萄糖分子中碳原子的雜化方式為________

(4)Zn2+能與NH3形成配離子[Zn(NH3)4]2+。配位體NH3分子屬于________(填“極性分子”或“非極性分子”);在[Zn(NH3)4]2+中,Zn2+位于正四面體中心,NH3位于正四面體的頂點,試在右下圖中表示[Zn(NH3)4]2+中Zn2+與NH3之間的化學鍵______

(5)下圖表示鋅與某非金屬元素X形成的化合物晶胞,其中Zn和X通過共價鍵結合,該化合物的化學式為______________________。該化合物晶體的熔點比干冰高得多,原因是____________________。

(6)與鋅同周期,最外層有3個未成對電子的元素名稱是________,該元素最高價氧化物對應水化物的酸性比溴的最高價氧化物對應水化物的酸性________(填“強”或“弱”)。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】室溫下,某容積固定的密閉容器由可移動的活塞隔成A、B兩室,分別向A、B兩室充入H2、O2的混合氣體和1 mol空氣,此時活塞的位置如圖所示,且實驗測得A室混合氣體的質量為34 g。則下列說法中不正確的是( )

A. A室中混合氣體所含分子總數為2NA

B. A室中混合氣體的密度是同溫同壓下氫氣密度的8.5倍

C. A室中混合氣體中H2與O2的物質的量之比為1:1

D. 將A室H2、O2的混合氣體點燃引爆,恢復到室溫后,最終活塞恰好停留在3刻度處

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】用NA表示阿伏加德羅常數的值,下列敘述錯誤的是

A. 室溫下,pH=12的Ba(OH)2溶液中Ba2+的數目為5×10-3NA

B. 14g乙烯和14g丙烯中含有的共用電子對數均是3NA

C. 1 mol FeI2與一定量氯氣反應時,若有0.5mol Fe2+被氧化則轉移的電子數為2.5NA

D. 0.4mol AgNO3受熱完全分解(2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑),用排水法最終收集到氣體的分子數為0.1NA

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】可逆反應:2NO2(g) 2NO(g)O2(g)在一恒容的密閉容器中反應,達到平衡狀態(tài)的標志是( )

①單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2 ②單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2的物質的量濃度變化表示的反應速率的比為2∶2∶1的狀態(tài) ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) ⑥混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài) ⑦混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)

A. ①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦ C. ①③④⑤ D. ①②③④⑤⑥

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】用如下圖所示裝置可以完成一系列實驗(圖中夾持裝置已略去)

請回答下列問題:

Ⅰ. 若氣體a是Cl2,裝置A、B、C中的試劑依次為: FeCl2溶液、淀粉KI溶液、石蕊溶液。

(1)A溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色,反應的離子方程式為_________________________________。

(2)B瓶中的淀粉KI溶液變?yōu)樗{色,反應的離子方程式為______________________________。

(3)C瓶中的現象為_______________________________________________________________

(4)D裝置中試劑為_______________________________________________________________。

II.若氣體a是SO2,裝置A、B、C中的試劑依次為:品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、氫硫酸(硫化氫的水溶液)。

(1)A瓶中品紅和B瓶中酸性高錳酸鉀溶液均褪色,其中體現了SO2漂白性的是 _____(填寫序號A或B)。

(2)C瓶中產生淡黃色沉淀, 反應的化學方程式_________________________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】如圖為一種固體離子導體電池與濕潤KI試紙AB連接,Ag+可以在RbAg4I5晶體中遷移,空氣中的氧氣透過聚四氯乙烯膜與AlI3反應生成I2,Ag與I2作用形成電池。下列說法中正確的是( )

A. 試紙B端發(fā)生氧化反應 B. Ag+從石墨電極移向銀電極

C. 試紙A端發(fā)生反應:2I--2e-=I2 D. 若該電池轉移1mol電子,則濾紙上生成8gO2

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】室溫下1.000 mol·L1鹽酸滴入20.00 mL 1.000 mol·L1氨水中,溶液pH和溫度隨加入鹽酸體積變化曲線如圖所示。下列有關說法正確的是(  )

A. a點由水電離出的c(H)=1.0×1014 mol·L1

B. b:c(NH)+c(NH3·H2O)=c(Cl)

C. c:c(Cl)=c(NH)

D. d點后,溶液溫度略下降的主要原因是NH3·H2O電離吸熱

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】Ⅰ、為測定金屬鈉樣品(表面有 Na2O)中鈉單質的質量分數,設計了如下實驗(反應裝置如圖所示):

①稱量 A、B 的總質量

②稱取一定質量的鈉樣品

③將鈉樣品投入錐形瓶中,迅速塞緊帶 U 形干燥管(內含無水 CaCl2 干燥 劑)的橡皮塞 。有關數據是:稱取的金屬鈉樣品質量為 a g,A、B 反應前總質量為 b g,反應后 A、B 的總質量為 c g。 請根據題意回答下列問題:

(1)A 中鈉和水反應過程可看到鈉熔成閃亮的小球,產生這一現象原因是:_____________

(2)用 a、b、c 表示的鈉單質的質量分數為_______________

(3)如果沒有 B 裝置對實驗結果有何影響___________。(填“偏大”或“偏小”“不影響”)

Ⅱ、現用金屬鈉和空氣制備純度較高的 Na2O2,可利用的裝置如下圖;卮鹣铝袉栴}:

(4)上述裝置Ⅳ中盛放的試劑是______,為完成實驗應將裝置Ⅳ接在_____(填寫字母號)。

A.I 之前 B. I 和 II 之間 C. II 和 III 之間 D.III 之后

(5)點燃酒精燈后,觀察到裝置 II 中的現象為_____。

Ⅲ、現用制得純度較高的 Na2O2進行相關實驗。回答下列問題:

(6)用脫脂棉包住Na2O2粉末,置于石棉網上,通過細管向脫脂棉中吹CO2,脫脂棉_______(填“能”或“不能”)燃燒起來。

(7)盛有0.78 g Na2O2、1.68g NaHCO3的固體混合物放在密閉容器中加熱,最后固體質量為_________g.

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