题目内容
【题目】实验室用下图所示装置模拟石灰石燃煤烟气脱硫实验:
(1)实验中为提高石灰石浆液脱硫效率采取的措施是____,写出通入SO2和空气发生反应生成石膏(CaSO4·2H2O)的化学方程式____。
(2)将脱硫后的气体通入KMnO4溶液,可粗略判断烟气脱硫效率的方法是____。
(3)研究发现石灰石浆液的脱硫效率受pH和温度的影响。烟气流速一定时,脱硫效率与石灰石浆液pH的关系如图所示,在为5.7时脱硫效果最佳,石灰石浆液5.7<pH<6.0时,烟气脱硫效果降低的可能原因是____,烟气通入石灰石浆液时的温度不宜过高,是因为____。
(4)石灰石烟气脱硫得到的物质中的主要成分是CaSO4和CaSO3,实验人员欲测定石灰石浆液脱硫后的物质中CaSO3的含量,以决定燃煤烟气脱硫时通入空气的量。请补充完整测定CaSO3含量的实验方案:取一定量石灰石烟气脱硫后的物质,____。[浆液中CaSO3能充分与硫酸反应。实验中须使用的药品:75%的硫酸、标准浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液,标准浓度的酸性KMnO4溶液]
【答案】 不断搅拌、制成浆液 2CaCO3 + 2SO2 + O2 + 4H2O=2 CaSO4·2H2O + 2CO2 高锰酸钾溶液颜色褪去的快慢 石灰石的溶解度减小,减慢了与SO2的反应 温度升高SO2的溶解度小 加入足量的75%的硫酸,加热,将生成的SO2气体通入一定体积过量的标准浓度的酸性KMnO4溶液,记录加入KMnO4溶液的体积,充分反应后,用标准浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定(过量酸性KMnO4溶液),记录达到滴定终点时消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积,计算得出结果
【解析】分析:(1)根据加快反应速率的条件分析;利用电子守恒、原子守恒写出化学方程式;(2)用高锰酸钾溶液检测SO2的含量;(3)根据影响化学反应速率的因素分析;(4)利用氧化还原滴定的方法测定CaSO3含量。
详解:(1)实验中为提高石灰石浆液脱硫效率采取的措施是不断搅拌、制成浆液;根据电子守恒和原子守恒,写出通入SO2和空气发生反应生成石膏(CaSO4·2H2O)的化学方程式2CaCO3 + 2SO2 + O2 + 4H2O=2 CaSO4·2H2O + 2CO2 。
(2)脱硫后的气体含有少量SO2气体,通入KMnO4溶液能使高锰酸钾溶液颜色,因此根据颜色褪去的快慢,可粗略判断烟气脱硫效率,本题答案为:高锰酸钾溶液颜色褪去的快慢。
(3)由脱硫效率与石灰石浆液pH的关系图知,在为5.7时脱硫效果最佳,pH增大石灰石的溶解度减小,减慢了与SO2的反应;温度升高SO2的溶解度小,因此,本题正确答案为:石灰石的溶解度减小,减慢了与SO2的反应;温度升高SO2的溶解度小。
(4)欲测定CaSO3的含量,根据所给实验药品,先向样品中加入足量的75%的硫酸,加热,将生成的SO2气体通入一定体积过量的标准浓度的酸性KMnO4溶液,记录加入KMnO4溶液的体积,充分反应后,用标准浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定(过量酸性KMnO4溶液),记录达到滴定终点时消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积,计算得出结果。
【题目】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol1
该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______mol2·L2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
积碳反应 CH4(g)=C(s)+2H2(g) | 消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g) | ||
ΔH/(kJ·mol1) | 75 | 172 | |
活化能/ (kJ·mol1) | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 |
①由上表判断,催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”),理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________填标号)。
A.K积、K消均增加 B.v积减小,v消增加
C.K积减小,K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。
【题目】I.在一定条件下aA+bBcC+dD达到平衡时,请填写:
(1)若A、B、C、D都是气体,在加压后平衡向逆反应方向移动,则a、b、c、d关系是__________________。
(2)已知B、C、D是气体,现增加A的物质的量,平衡不移动,说明A是__________________(填状态)。
(3)若容器容积不变,加入气体B,气体A的转化率__________________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)若加热后,C的百分含量减小,则正反应是__________________反应(填“放热”或“吸热”)。
(5)若保持容器压强不变,且A、B、C、D都是气体,向容器中充入稀有气体,则化学平衡正向移动,则a、b、c、d关系是__________________。
Ⅱ.工业上一般采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
(1)在一定温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.5mol·L-1。该反应的平衡常数K=__________________。
(2)若在一体积可变的容器中充入l molCO、 2mol H2和1mol CH3OH,达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向__________________(填“正”、“逆”)反应方向移动。
(3)若在温度和容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投人反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:
容器 | 反应物投入的量 | 反应物的转化率 | CH3OH的浓度(mol/L) | 能量变化(Q1、Q2、Q3均大于0) |
1 | 2molCO和4molH2 | a1% | c1 | 放出Q1kJ热量 |
2 | 2molCH3OH | a2% | c2 | 吸收Q2kJ热量 |
3 | 4molCO和8molH2 | a3% | c3 | 放出Q3kJ热量 |
则下列关系正确的是 __________________。
A. c1=c2 B.2Q1=Q3 C.2a1=a3 D.a1 +a2 =1 E.该反应若生成2mol CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量