题目内容
工业制硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。
(1)某温度下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H="-197" kj/mol。开始时在10 L的密闭容器中加入4.0 mol SO2(g)和10.0 mol O2(g),当反应达到平衡时共放出197kJ的热量,该温度下的平衡常数K= ,升高温度K将 (填“增大、减小或不变”)。
(2)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的平衡浓度都比原来增大的是 (填字母)。
A.恒温恒容,充入2mol SO3 B.恒温恒容,充入2mol N2
C.恒温恒压,充入1 mol SO3 D.升高温度
(3)在一密闭容器中进行下列反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),化学兴趣小组的同学探究了其他条件不变时,改变某一条件时对上述反应的影响,并根据实验数据作出了下列关系图。下列判断中正确的是 (填字母)。
A.图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高
C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且乙的温度较低
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高
(4)某实验小组设想如下图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式: 。
(5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时:
SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1="-197" kJ/mol;
H2O(g)=H2O(1) △H2="-44" kJ/mol:
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(1) H3="-545" kJ/mol。
写出SO3(g)与H2O(1)反应的热化学方程式是 。
(6)由硫酸可制得硫酸盐.在一定温度下,向K2SO4溶液中滴加Na2CO3溶液和BaCl2溶液,当两种沉淀共存时,SO42-和CO32-的浓度之比 。[已知该温度时,Ksp(BaSO4)=1.3x10-10,KsP(BaCO3)=5.2x10-9]。
(1)10/9 (2分) 减小(2分)
(2)A(2分)
(3)CD(2分)
(4)SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+(2分)
(5)SO3(g) + H2O(1) H2SO4(l) △H1= -130kJ/mol;(3分)
(6)1:40(2分)
解析试题分析:(1)反应达到平衡时共放出197kJ的热量,根据热化学方程式可知反应了2.0mol SO2和1.0mol O2,
根据三段式进行计算: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始浓度(mol?L?1) 0.4 1 0
转化浓度(mol?L?1) 0.2 0.1 0.2
平衡浓度(mol?L?1) 0.2 0.9 0.2
该温度下的平衡常数K= 0.22÷(0.22×0.9)=10/9;因为该反应为放热反应,升高温度,平衡向左移动,所以K将减小。
(2)A、保持温度和容器体积不变,充入2mol SO3,平衡向逆反应分析移动,则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大,正确;B、保持温度和容器体积不变,充入2mol N2,对平衡移动没有影响,各物质的浓度不变,错误;C、保持温度和容器内压强不变,充入1mol SO3,处于等效平衡状态,浓度不变,错误;D、升高温度,平衡向逆反应分析移动,SO3的浓度减小,错误。
(3)A、催化剂不影响平衡,SO3的浓度相等,与图像不符合,错误;B、甲的反应速率快,所以甲的压强大,平衡向右移动,SO2的转化率大,与图像不符合,错误;C、甲的反应速率快,所以甲的温度高,平衡向左移动,SO2的转化率小,与图像符合,正确;D、催化剂加快反应速率,不影响平衡,与图像符合,正确。
(4)依据图中所示装置,二氧化硫失电子发生氧化反应,在水溶液中转化为硫酸;电极反应为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。
(5)首先写出SO3与水反应的化学方程式并注明状态,然后根据盖斯定律求出反应热,?H=-1/2?H1-?H2+1/2?H3=-130kJ?mol?1,即可写出热化学方程式。
(6)c(SO42?):c(CO32?)=Ksp(BaSO4)/c(Ba2+):Ksp(BaCO3)/c(Ba2+)=Ksp(BaSO4)/Ksp(BaCO3)=1:40
考点:本题考查平衡常数的计算、平衡移动、图像的分析、电极方程式的书写、热化学方程式的书写、Ksp的计算。
碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
①2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s) = 6AlCl(g)+6CO(g) ΔH=a kJ·mol-1
②3AlCl(g) = 2Al(l)+AlCl3(g) ΔH=b kJ·mol-1
反应:Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的ΔH = kJ·mol-1 (用含a、b的代数式表示);
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH ="Q" kJ·mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间/min 浓度/mol/L | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①0~10 min内,NO的平均反应速率v(NO)= ,T1℃时,该反应的平衡常数= 。
②30 min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是 (填字母编号)。
A.通入一定量的NO B.加入一定量的活性炭
C.加入合适的催化剂 D.适当缩小容器的体积
③在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填选项编号)。
A.单位时间内生成2 n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g)
B.反应体系的温度不再发生改变
C.混合气体的密度不再发生改变
D 反应体系的压强不再发生改变