题目内容
我国工业上主要采用以下四种方法降低尾气中的含硫量:
方法1 | 燃煤中加入石灰石,将SO2转化为CaSO3,再氧化为CaSO4 |
方法2 | 用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化为(NH4)2SO4 |
方法3 | 高温下用水煤气将SO2还原为S |
方法4 | 用Na2SO3溶液吸收SO2,再电解转化为H2SO4 |
(1)方法1中已知:① CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.3 kJ/mol
②CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s) ΔH=-402.0 kJ/mol
③2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8 kJ/mol
写出CaCO3与SO2反应生成CaSO4的热化学方程式:____;此反应的平衡常数表达式为:_____。
(2)方法2中最后产品中含有少量(NH4)2SO3,为测定(NH4)2SO4的含量,分析员设计以下步骤:
①准确称取13.9 g 样品,溶解;
②向溶液中加入植物油形成油膜,用滴管插入液面下加入过量盐酸,充分反应,再加热煮沸;
③加入足量的氯化钡溶液,过滤;
④进行两步实验操作;
⑤称量,得到固体23.3 g,计算。
步骤②的目的是:_____。步骤④两步实验操作的名称分别为: _____、_____。样品中(NH4)2SO4的质量分数:____(保留两位有效数字)。
(3)据研究表明方法3的气配比最适宜为0.75[即煤气(CO、H2的体积分数之和为90%)∶SO2烟气(SO2体积分数不超过15%)流量=30∶40]。用平衡原理解释保持气配比为0.75的目的是:_____。
(4)方法4中用惰性电极电解溶液的装置如图所示。阳极电极反应方程式为_____。
(1)2CaCO3(S)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(S)+2CO2(g) ΔH=-2762.2 kJ/mol;K=;
(2)使生成的SO2完全逸出,防止SO2被氧化造成误差;洗涤;干燥; 95%;
(3)还原气体过量可以提高SO2的转化率;
(4)SO32-+H2O-2e-=2H++SO42-;
解析试题分析:(1)③+②×2-①×2.整理得2CaCO3(S)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(S)+2CO2(g) ΔH=-2762.2 kJ/mol。此反应的平衡常数表达式为K=;(2)向溶液中加入植物油形成油膜,用滴管插入液面下加入过量盐酸,充分反应,再加热煮沸目的是使生成的SO2完全逸出,防止SO2被氧化造成误差步骤④两步实验操作分别是洗涤、干燥;n(BaSO4)=n( (NH4)2SO4)=m/M=23.3g÷233g/mol=0.1mol,m((NH4)2SO4)=n·M=0.1mol×132g/mol=13.2g.所以样品中(NH4)2SO4的质量分数(13.2g÷13.9 g) ×100%= 95%.(3)高温下用水煤气将SO2还原为S的方程式为CO(g)+H2(g)+SO2(g)S(s)+ CO2(g)+ H2O(g)。由方程式可知反应时它们的物质的量的比为1:1:1.保持气配比为0.75即还原气体过量,目的是可以提高SO2的转化率,使更多的SO2还原为S单质,从而大大降低尾气中的含硫量。(4)用惰性电极电解Na2SO3溶液,阳极电极反应方程式为SO32-+H2O-2e-=2H++SO42-;阴极的电极反应式为2 HSO3-+2e-= H2↑+2SO32-。
考点:考查降低尾气中的含硫量的四种方法的化学反应原理的知识。
(1)已知反应及几种物质中化学键断裂时的能量变化如下所示:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-184kJ/mol
4HCl (g)+O2(g)=2Cl2 (g) +2H2O (g) △H=-115.6kJ/mol
①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式为_________________________________;
②断开1mol H—O键所需能量约为_________________________kJ。
(2)已知某反应的平衡常数表达式为:K=,它所对应的化学方程式为________________。
(3)已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0在400℃时K=0.5,此条件下在0.5L的密闭容器中进行该反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应υ(N2)正______υ(N2)逆(填“>”、“<”或“=”)。欲使得该反应的化学反应速率加快,同时使平衡时NH3的体积百分数增加,可采取的措施是_______(填序号)。
A.缩小体积增大压强 B.升高温度
C.加催化剂 D.使氨气液化移走
(4)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:A(g)+3B(g)2C(g)+D(s) △H,其化学平衡常数K与T的关系如下表:
T/K | 300 | 400 | 500 | …… |
K/(mol·L-1)2 | 4×106 | 8×107 | 1.2×109 | …… |
②在一定条件下,能判断该反应一定达化学平衡状态的是______(填序号)。
A.3 υ(B)正=2υ(C)逆 B.A和B的转化率相等
C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变
氮可形成多种氧化物,如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是和。实验测得N-N键键能为167kJ·mol-1, NO2中氮氧键的平均键能为466 kJ·mol-1,N2O4中氮氧键的平均键能为438.5 kJ·mol-1。
(1)写出N2O4转化为NO2的热化学方程式:
(2)对反应N2O4(g)2NO2(g),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
C.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(3)在100℃时,将0.40mol的NO2气体充入2 L抽空的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如下表数据:
时间(s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
n(NO2)/mol | 0.40 | n1 | 0.26 | n3 | n4 |
n(N2O4)/mol | 0.00 | 0.050 | n2 | 0.080 | 0.080 |
①在上述条件下,从反应开始直至20 s时,二氧化氮的平均反应速率为
②n3 n4(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数K的值为 ,升高温度后,反应2NO2N2O4的平衡常数K将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是_____________mol·L-1。