题目内容

9．工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个的关键步骤．
（1）在标准状况下，将a L由SO2和Cl2组成的混合气体通入200mL 0.1mol/L的Fe2（SO4）3溶液中，充分反应后，溶液的棕黄色变浅．向反应后的溶液中加入足量的BaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥后称重，其质量为23.3g．则混合气体中SO2的体积为0.896L，a的取值范围为：1.344＜a＜1.792．
（2）某温度下，SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?SO3（g）△H=-98kJ•mol-1．开始时在100L的密闭容器中加入4.0
mol SO2（g）和10.0mol O2（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=3.33．
（3）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2，发生下列反应：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），达到平衡后改变下述条件，SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大的是ACF（填字母）．
A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO3
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N2
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO2和0.25mol O2
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO3
E．升高温度
F．移动活塞压缩气体
（4）常温时，BaSO4的Ksp=1.08×10-10．现将等体积的BaCl2溶液与2.0×10-3mol/L的Na2SO4溶液混合．若要生成BaSO4沉淀，BaCl2溶液的最小浓度为2.16×10-7mol/L．
（5）N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．①一定温度下，在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应：2N2O5（g）?4NO2（g）+O2（g）△H＞0．
如表为反应在T1温度下的部分实验数据：
t/s050100
c（N2O5）/mol•L-15.03.52.4
则50s内NO2的平均生成速率为0.06mol•L-1•s-1．
②现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2．

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式H2+CO32--2e-=CO2+H2O．

分析 （1）SO2和Cl2组成的混合气体通入Fe2（SO4）3溶液中，由于氯气的氧化性强于铁离子，故氯气先与二氧化硫反应：SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4，充分反应后，溶液的棕黄色变浅，说明铁离子氧化二氧化硫：2Fe3++SO2+H2O=SO42-+2Fe2++2H+，二氧化硫完全反应，反应后的溶液足量的BaCl2溶液，生成的23.3g沉淀为BaSO4，根据硫元素守恒可知n（BaSO4）=3n[Fe2（SO4）3]+n（SO2），据此计算n（SO2），进而是二氧化硫体积；
由于硫酸铁氧化二氧化硫，根据方程式可知n（Cl2）＜n（SO2），若二氧化硫全部被氯气氧化，此时氯气物质的量最大，混合气体体积最大，根据反应2Fe3++SO2+H2O=SO42-+2Fe2++2H+可知，0.04mol铁离子最多氧化0.02mol二氧化硫，剩余的0.02mol二氧化硫为氯气氧化，此时混合气体体积最小；
（2）根据反应热计算反应的二氧化硫，再计算平衡时各组分物质的量，代入K=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）×\sqrt{c（{O}_{2}）}}$计算；
（3）A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO3，平衡向逆反应移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大；
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N2，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动；
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO2和0.25mol O2，平衡向正反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大；
D．保持温度和容器内压强不变，再充入1mol SO3，等效为开始充入3mol SO2和1.5mol O2，为等效平衡，平衡时相同物质的浓度相等；
E．升高温度，平衡向逆反应移动；
F．移动活塞压缩气体，体积减小，各物质的浓度都增大；
（4）Na2SO4溶液的浓度为2×10-3mol/L，等体积混合后溶液中c（CO32-）=1×10-3mol/L，根据Ksp=c（CO32-）•c（Ba2+）计算混合溶液中c（Ba2+），原溶液BaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ba2+）的2倍；
（5）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N2O5），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（NO2）；
 ②本质是氢气燃烧生成水，石墨I为负极，由图可知，氢气失去电子，与碳酸根离子反应生成二氧化碳与水．

解答 解：（1）SO2和Cl2组成的混合气体通入Fe2（SO4）3溶液中，由于氯气的氧化性强于铁离子，故氯气先与二氧化硫反应：SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4，充分反应后，溶液的棕黄色变浅，说明铁离子氧化二氧化硫：2Fe3++SO2+H2O=SO42-+2Fe2++2H+，二氧化硫完全反应，反应后的溶液足量的BaCl2溶液，生成的23.3g沉淀为BaSO4，其物质的量=$\frac{23.3g}{233g/mol}$=0.1mol，
根据硫元素守恒可知n（BaSO4）=3n[Fe2（SO4）3]+n（SO2），故n（SO2）=0.1mol-3×0.2L×0.1mol•L-1=0.04mol，V（SO2）=0.04mol×22.4L/mol=0.896L，
由于硫酸铁氧化二氧化硫，根据方程式可知n（Cl2）＜n（SO2），若二氧化硫全部被氯气氧化，此时氯气物质的量最大，故n（Cl2）＜0.04mol，故混合气体最大体积为：（0.04mol+0.04mol）×22.4L/mol=1.792L，根据反应2Fe3++SO2+H2O=SO42-+2Fe2++2H+可知，0.04mol铁离子最多氧化0.02mol二氧化硫，剩余的0.02mol二氧化硫需要0.02mol氯气氧化，所以氯气的物质的量最少为0.02mol，则混合气体最小体积为：（0.04mol+0.02mol）×22.4L/mol=1.344L，故a的取值范围为1.344＜a＜1.792，
故答案为：0.896；1.344＜a＜1.792；
（2）某温度下，SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?SO3（g）△H=-98kJ•mol-1．开始时在100L的密闭容器中加入4.0
mol SO2（g）和10.0mol O2（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，参加反应的SO2（g）为2mol，则：
           SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?SO3（g）
起始量（mol）：4      10       0
变化量（mol）：2      1        2
平衡量（mol）：2      9        2
平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{3}）}{c（S{O}_{2}）×\sqrt{c（{O}_{2}）}}$=$\frac{\frac{2}{100}}{\frac{2}{100}×\sqrt{\frac{9}{100}}}$=3.33，
故答案为：3.33；
（3）A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO3，平衡向逆反应移动，平衡常数不变，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大，故A正确；
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N2，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动，故B错误；
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO2和0.25mol O2，平衡向正反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大，故C正确；
D．保持温度和容器内压强不变，再充入1mol SO3，等效为开始充入3mol SO2和1.5mol O2，为等效平衡，平衡时相同物质的浓度相等，故D错误；
E．升高温度，平衡向逆反应移动，SO3的浓度减小，故E错误；
F．移动活塞压缩气体，体积减小，各物质的浓度都增大，故F正确，
故选：ACF；
（4）Na2SO4溶液的浓度为2×10-3mol/L，等体积混合后溶液中c（CO32-）=1×10-3mol/L，根据Ksp=c（CO32-）•c（Ba2+）=1.08×10-10可知，c（Ba2+）=$\frac{1.08×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-3}}$mol/L=1.08×10-7mol/L，原溶液BaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ba2+）的2倍，故原溶液BaCl2溶液的最小浓度为2×1.08×10-7mol/L=2.16×10-7mol/L，
故答案为：2.16×10-7；
（5）①速率之比等于化学计量数之比，则v（NO2）=2v（N2O5）=2×$\frac{（5-3.5）mol/L}{50s}$=0.06mol•L-1•s-1，
故答案为：0.06mol•L-1•s-1；
②本质是氢气燃烧生成水，石墨I为负极，由图可知，氢气失去电子，与碳酸根离子反应生成二氧化碳与水，电极反应式为：H2+CO32--2e-=CO2+H2O，
故答案为：H2+CO32--2e-=CO2+H2O．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、混合物计算、溶度积有关计算、原电池等，是对学生综合能力的考查，难度较大．

练习册系列答案
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5．下列反应的离子方程式书写正确的是（　　）
A．98.3%的硫酸加入到稀氢氧化钡溶液中：H+（aq）+OH-（aq）═H2O（l）△H=-57.3kJ/mol
B．向NH4Fe（SO4）2溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液，可能发生的反应是：3NH4++Fe3++3SO42-+3Ba2++6OH-═3BaSO4↓+Fe（OH）3↓+3NH3•H2O
C．酸化的淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝：4I-+O2+4H+═2I2+2H2O
D．Na2SO3溶液使酸性KMnO4溶液褪色：5SO32-+6H++2MnO4-═5SO42-+2Mn2++3H2O
6．Ⅰ：（1）某温度（t℃）时，测得0.01mol•L-1 NaOH溶液的pH=13，此温度下，将pH=a的NaOH溶液Va  L与pH=b的H2SO4溶液VbL混合（忽略体积变化），若所得混合液为中性，且a=12，b=2，则Va：Vb=10：1．
（2）25℃时，pH=a的20mL的H2SO4溶液与c（H+）=10-b的200mL的NaOH溶液混合后（忽略体积变化），溶液呈中性，则a和b满足的关系a+b=15．
Ⅱ：常温下，取0.2mol•L-1 HCl溶液与0.2mol•L-1 MOH溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），测得混合溶液的pH=6，试回答以下问题：
（1）混合溶液中由水电离出的c （H+）＞0.2mol•L-1HCl溶液中由水电离出的c （H+）  （填“＞、＜或=”）．
（2）求出混合物中下列算式的精确计算结果（填具体数字）：
c （Cl-）-c （M+）=9.9×10-7mol•L-1，c （H+）-c （MOH）=1.0×10-8mol•L-1．
（3）若常温下取0.2mol•L-1 MOH溶液与0.1mol•L-1 HCl溶液等体积混合，测得混合溶液的pH＜7，说明MOH的电离程度＜（填“＞、＜或=”）MCl的水解程度．溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（Cl-）＞c（M+）＞c（H+）＞c（OH-）．
3．配制20%的硫酸400g，需98%、密度1.84g．cm-3的浓硫酸多少毫升？水多少升？
4．实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：
CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}（浓））}$CH2═CH2
CH2═CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚．用少量的溴和足量的乙醇制各1，2-二溴乙烷的装置如图所示：
有关数据列表如下：
乙醇1，2-二溴乙烷乙醚
状态无色液体无色液体无色液体
密度/g•cm-30.792.20.71
沸点/℃78.513234.6
熔点/℃-1309-116
回答下列问题：
（1）在此装置各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是d；（填正确选项前的字母）
a．引发反应    b．加快反应速度    c．防止乙醇挥发d．减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入c，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：（填正确选项前的字母）
a．水    b．浓硫酸    c．氢氧化钠溶液     d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）判断该装置各反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去；
（4）将1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在下层（填“上”、“下”）；
（5）若产物中有少量副产物乙醚，可用蒸馏的方法除去；
（6）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是避免溴大量挥发；但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是产品1，2-二溴乙烷的沸点低，过度冷却会凝固而堵塞导管．
14．图中，P为一可自由滑动的活塞，关闭K，分别向容器A、B中各充入2molX、2molY，起始时，VA=aL，VB=0.8aL（连通管的体积忽略不计），在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中各自发生下述反应：
3X（g）+3Y（g）?2Z（g）+2W（g），达到平衡时，VB=0.6aL．
（1）平衡时A、B中混合气体的平均相对分子质量的关系是：MA＜MB（填“＞”“=”“＜”）．
（2）如果要计算出平衡时B中混合气体的密度，则至少还需要知道的数据是A或B（MX、MY、MZ、MW
分别表示X、Y、Z、W的摩尔质量）．①MX    ②MY    ③MZ    ④MW
A．③和④B．①和②C．①和③D．②③④
（3）打开K，一段时间后反应再次达到平衡，则B的体积为0.2aL．
1．t℃时，将3molA和2mo B气体通入体积为2L的恒容密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）△H=-Q kJ/mol；5s时反应达到平衡状态（温度不变），剩余1.8mol B，并测得c（C）=0.4mol•L-1，请完成下列问题：
（1）反应开始至达到平衡，用A物质表示的反应速率为v（A）=0.04mol/（L．min）．
（2）x=4，此温度下的平衡常数约为0.0165（保留三位有效数字）．
（3）t℃时，将3molA和足量B混合后在同一容器中充分反应，放出的热量A．
A．＜Q kJB．＞Q kJC．=Q kJD．前面三种情况均有可能
（4）若向原平衡混合物的容器中再通入a molC，在t℃达到新的平衡，欲使新平衡时各物质的体积分数与原平衡相同，还应充入0.25a（用含a的代数式表示）molB（填“A”或“B”），新条件下的平衡与最初的平衡状态时的压强比为（1+0.25a）：1．
18．下列关于化学键说法中不正确的是（　　）
A．化学键是一种作用力
B．化学键可以使离子间相互结合，也可以使原子间相互结合
C．化学反应过程中反应物化学键断裂，生成物化学键形成
D．氯化钠固体溶于水没有新物质生产，故没有破坏化学键
19．如图为雾霾的主要成分示意图．下列说法不正确的是（　　）
A．重金属离子可导致蛋白质变性
B．苯是最简单的芳香烃
C．向空气中大量排放SO2和NxOy都能引起酸雨和光化学烟雾
D．汽车尾气的大量排放是造成雾霾天气的人为因素之一

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