题目内容
8.近年来燃煤脱硫技术受到各界科研人员的重视,某脱硫技术涉及如下反应:I.CaSO4(s)+CO(g)?CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H1=+218.4kJ•mol-l
Ⅱ.CaO(s)+3CO(g)+SO2(g?CaS(s)+3CO2(g)△H2=-394.0kJ•mol-l
(1)若用K1、K2分别表示反应I、II的化学平衡常数,则反应$\frac{1}{2}$CaSO4(s)+2CO(g)?$\frac{1}{2}$CaS(s)+2CO2(g)的平衡常数K=$({K}_{1}•{K}_{2})^{\frac{1}{2}}$(用含K1、K2的式子表示)
(2)某温度下在一密闭容器中若只发生反应I,测得数据如下:
t/s | 0 | 10 | 20 | 30 | 50 |
c(CO)mol/L | 3 | 1.8 | 1.2 | 0.9 | 0.9 |
(3)某科研小组研究在其它条件不变的情况下,改变起始一氧化碳物质的量,对反应II
CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)?CaS(s)+3CO2(g)的影响,实验结果如图所示(图中T表示温度):
①比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物SO2的转化率最高的是c.
②图象中T2高于T1(填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”)判断的理由是反应是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,二氧化碳含量减小,所以T2>T1.
分析 (1)书写反应的平衡常数表达式计算得到平衡常数关系;
(2)依据化学平衡三段式列式计算,再根据v=$\frac{△c}{△t}$进行计算;转化率=$\frac{消耗量}{起始量}×100%$;
(3)①一氧化碳量的增加,平衡正向进行,二氧化硫的转化率增大;
②反应是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,二氧化碳含量减小.
解答 解:(1)I.CaSO4(s)+CO(g)?CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H1=+218.4kJ•mol-l
Ⅱ.CaO(s)+3CO(g)+SO2(g?CaS(s)+3CO2(g)△H2=-394.0kJ•mol-l
依据盖斯定律计算$\frac{I+Ⅱ}{2}$得反应$\frac{1}{2}$CaSO4(s)+2CO(g)?$\frac{1}{2}$CaS(s)+2CO2(g),
K1=$\frac{c(C{O}_{2})c(S{O}_{2})}{c(CO)}$,K2=$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)c(S{O}_{2})}$,K=$\frac{{c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(CO)}$,
计算得到:K3=$({K}_{1}•{K}_{2})^{\frac{1}{2}}$,
故答案为:$({K}_{1}•{K}_{2})^{\frac{1}{2}}$;
(2)CaSO4(s)+CO(g)?CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)
起始量(mol/L) 3 0 0
变化量(mol/L) 1.8 1.8 1.8
20s量(mol/L) 1.2 1.8 1.8
前20s内v(SO2)=$\frac{1.8mol/L}{20s}$=0.09mol/L•s;
30s达到平衡状态,平衡时CO的转化率=$\frac{3mol/L-0.9mol/L}{3mol/L}$×100%=70%;
故答案为:0.09,70%;
(3))①依据图象分析,随一氧化碳量的增加,二氧化硫的转化率增大,c点最大;
故答案为:c;
②依据平衡移动原理,反应是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,二氧化碳含量减小,所以T2>T1,
故答案为:高于;反应是放热反应,升高温度,平衡逆向进行,二氧化碳含量减小,所以T2>T1.
点评 本题考查了盖斯定律的应用、化学反应速率、转化率和平衡常数的计算,题目难度中等.
A. | 1 molNa2O2中含有的离子总数为4 NA | |
B. | 0.1 mol羟基()中含有的电子数为0.7 NA | |
C. | 室温下,1 L pH=13的NaOH溶液中,水电离出的OH-的数目为0.1 NA | |
D. | 在5NH4NO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2HNO3+4N2↑+9H2O中,生成28 g N2时转移的电子数目为3.75 NA |
A. | 明矾可用于自来水的消毒净化 | |
B. | Fe2 O3可用作红色油漆和涂料 | |
C. | 酚醛树脂可用作绝缘、隔热和复合材料 | |
D. | 硫酸可用于精炼石油以及制取多种挥发性酸 |
【查阅资料】
①Cu2+可作为双氧水氧化法破氛处理过程中的催化剂;
②Cu2十在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱,可以忽略不计;
③[Fe(CN)6]3-较CN一难被双氧水氧化,pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化.
[实脸设计]
在常温下,控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同,调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量,设计如下对比实验.
(l)请完成以下实验设计表(表中不要留空格).
实验序号 | 实验目的 | 初始pH | 废水样品体积mL | CuSO4溶液的体积/mL | 双氧水溶液的体积/mL | 蒸馏水的体积/mL |
① | 为以下实验操作参考废水的初始pH对 | 7 | 60 | 10 | 10 | 20 |
② | 废水的初始pH对破氯反应速率的影响 | 12 | 60 | 10 | 10 | 20 |
③ | 10 |
实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN一表示)随时间变化关系如图所示.
(2》实验①中2060min时间段反应速率v(CN-)=0.0175mol•L-1.min-1
【解释和给论]
(3)实验①和实验②结果表明,含氰废水的初始pH增大,破氰反应速率减小,其原因可能是初始pH增大,[Fe(CN)6]3-较中性和酸性条件下更稳定,难以氧化(填一点即可).在偏碱性条件下,含氰废水中的CN一最终被双氧水氧化为HC03,同时放出NH3,试写出该反应的离子方程式:CN-+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3-
(4)该兴趣小组同学要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用,请你帮助他设计实脸并验证上述结论,完成下表中内容.
(己知:废水中的CN一浓度可用离子色谱仪测定)
实验步骤(不要写出具体操作过程) | 预期实验现象和结论 |
A. | 35.5:108 | B. | 1:8 | C. | 108:35.5 | D. | 137:71 |
A. | CH3-CH2-CH2-CH2Br | B. | CH2═CH-CH2-CH2-CH2Cl | ||
C. | CH3Cl | D. | CH2═CH-CH2-C(CH3)2CH2Cl |