煤的气化是对煤进行深加工的重要方法,其主要反应是碳和水蒸气反应生成水煤气。

(1)已知在101KPa、150℃时,各1mol的碳、一氧化碳和氢气在足量的氧气充分燃烧并恢复至原温度,所放出的热量分别为393.7kJ/mol、283.0kJ/mol、242.0 kJ/mol,请写出煤的气化反应的热化学方程式__________________;请从热力学角度简述该反应在某条件下能够正向进行的原因是_______________。

(2)在恒容密闭容器里,按物质的量比1:1加入一定量的碳和水蒸气反应生成水煤气。一定条件下达到平衡,当改变反应的某一条件时,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_________。(填序号)

A.正反应速率先增大后减少 B.化学平衡常数K减少

C.混合气体的平均相对分子质量减少 D.反应物气体体积分数增大

(3)一定条件下煤的气化产物还可以发生反应,700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+ H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表:

反应时间/ min

n(CO)/ mol

n(H2O)/ mol

0

1.20

0.60

5

0.80

10

0.20

请根据表格回答下列问题:

①计算反应在5min内由氢气表示的平均速率为:_____________。

②列式并计算该反应在700℃时的化学平衡常数K=__________,如果温度升至800℃,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。

③将上表中达平衡后的混合气体恢复至室温,用200mL2mol/LNaOH溶液进行吸收,充分反应后假设溶液体积不变,下列说法不正确的是:(已知HCO3-电离常数约为410-11,CaCO3的溶度积常数约为310-9)___________

A.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)

B.c(H2CO3)<c(CO32-)

C.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)

D.向该溶液中加入等体积等浓度的CaCl2溶液产生白色沉淀

含硫化物是自然界中最为重要的自然资源之一,在生产生活中应用非常广泛。

(1)燃煤烟气的脱硫(除SO2)技术和脱硝(除NOx)技术是环境科学研究的热点。以下是用硫和氮的氧化物之间的相互转化联合进行的脱硫和脱硝技术反应的热化学方程式。

NO2(g)+SO2(g)+H2O(l)=H2SO4(l) +NO(g) △H=a kJ·mol-1

2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=b kJ·mol-1

① 反应2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)=2H2SO4(l) 的△H=_______KJ/mol-1。

② 将SO2通入硫酸铁溶液也能发生类似的反应。请写出该反应的离子方程式____________ 。

(2)MnSO4是重要的基础锰盐。工业上,生产MnSO4的方法有多种。

①一种较为环保的方法是:利用纤维素水解产物还原软锰矿的方法生产MnSO4,其反应方程式如下:(C6H10O5)n+nH2SO4→n(C6H11O5)HSO4

n(C6H11O5)HSO4 +nH2O →n C6H12O6+nH2SO4

C6H12O6 +12H2SO4+12MnO2→12MnSO4+6CO2↑+18H2O

从理论上讲,每生产1吨MnSO4需要的纤维素的质量为____吨。

②软锰矿中都含有一定量的砷的化合物,如果不除砷很难达到饲料级的生产标

准。工业上常用氧化剂来除去其中的砷。可以除去砷的氧化剂有:ClO-、KMnO4、(NH4)2S2O8、O3、H2O2等,但在实际生产中,选用的氧化剂是软锰矿,可能的原因是_________。

③在生产MnSO4的浸出渣中常会产生一些硫磺,可以利用四氯乙烯来回收硫磺,

回收硫磺过程中受外界影响较大的因素主要有:萃取温度、液固比等。下图1是上述3种因素对萃取硫磺质量影响的关系图。

请根据以上图表信息,选择最佳的萃取温度和液固比_____________。

(3)有人设想用电化学法将SO2转化为H2SO4的原理如图2所示。

① 该电解质溶液中质子的流向是_____;(填“从正极流向负极”或“从负极流向正极”)

② 写出该电池负极反应的电极反应方程式:_________

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