题目内容
【题目】明矾石经处理后得到明矾(KAl(SO4)2·12H2O)。由明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示:
焙烧明矾的化学方程式为:4KAl(SO4)2·12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O
请回答下列问题:
(1)在焙烧明矾的反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。
(2)从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的操作方法是_______。
(3)A12O3在一定条件下可制得AIN,AlN的晶体结构与金刚石相似,晶胞结构如图所示。每个晶胞中含有_______个铝原子,若Al与N原子最近距离为apm,则该晶体的密度为_______g/cm3。(阿伏加德罗常数用NA表示)
(4)SO2分子的空间构型为_______
(5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101kPa时
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H1=一197kJ/mol;
2H2O(g)=2H2O(1)△H2=一44kJ/mol;
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)△H3=一545kJ/mol。
则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是_______。
【答案】1:1 蒸发浓缩,冷却结晶 4 V形或角形 SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-152kJ·mol-1
【解析】
(1)根据焙烧明矾方程式,判断出氧化剂和还原剂,即可知道答案;
(2)从溶液中得到固体硫酸钾,可以才用蒸发结晶的方法;
(3)AlN的晶胞中N原子数目为4,Al原子数目为8×+6×
=4,顶点白色球与相邻黑色距离为晶胞体对角线的
,则晶胞体对角线长为4apm,晶胞棱长为
pm,晶胞的体积为(
pm)3,1mol晶胞的质量为4×41g,得其密度;
(4) SO2分子中S原子价层电子对数=2+=3,且含有1个孤电子对,根据价电子对互斥理论判断S原子的轨道杂化类型及分子的空间构型;
(5) ①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H1=-197kJ/mol,②2H2O(g)=2H2O(1)△H2=-44kJ/mol,③2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)△H3=-545kJ/mol,依据盖斯定律③-①-②得到。
(1)4KAl(SO4)212H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O反应硫单质中硫元素化合价升高为+4价。硫酸根离子中硫元素化合价从+6价变化为+4价,故还原剂是硫单质,而氧化剂是6mol的硫酸根离子,即3mol的4KAl(SO4)212H2O,氧化剂和还原剂的物质的量之比1:1,故答案为1:1;
(2)从溶液中得到固体硫酸钾,可以才用蒸发结晶的方法,故答案:蒸发浓缩,冷却结晶;
(3)AlN的晶胞中N原子数目为4,Al原子数目为8×+6×
=4,顶点白色球与相邻黑色距离为晶胞体对角线的
,则晶胞体对角线长为4apm,晶胞棱长为
pm,晶胞的体积为(
pm)3,1mol晶胞的质量为4×41g,得其密度
g/cm3,故答案为:4;
;
(4)SO2分子中S原子价层电子对数=2+=3,且含有1个孤电子对,根据价电子对互斥理论判断S原子的轨道杂化类型为sp2,分子的空间构型为V形,故答案为:V形或角形;
(5)①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H1=-197kJ/mol,②2H2O(g)=2H2O(1)△H2=-44kJ/mol,③2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)△H3=-545kJ/mol,依据盖斯定律③-①-②得到:2SO3(g)+2H2O(l)=2H2SO4(l)△H=-304 kJ/mol,即反应的热化学方程式为:SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-152 kJ/mol;故答案为:SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-152kJ/mol。
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【题目】(1)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4 kJ/mol,其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:
t/K | 298 | 398 | 498 | ...... |
K/(mol/L)2 | 4.1×106 | K1 | K2 | ...... |
完成下列问题:
①比较K1、K2的大小:K1_______K2(填“>”、“=”或“<”);
②在恒温恒压下判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______(填序号);
A 2v(H2)(正)=3v(NH3)(逆)
B 2v(N2)(正)=v(H2)(逆)
C 容器内压强保持不变
D 混合气体的密度保持不变
(2)工业上生产尿素的化学方程式为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)。在T℃,体积为4L的密闭容器中,通入6molNH3和3molCO2,反应达到平衡时,c(NH3)=0.5mol·L-1,则该反应的平衡常数K=_______。若此时保持T℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入3molNH3,则此时反应的v正_______v逆(填“>”“<”或“=”)。
(3)在强酸性的电解质水溶液中,惰性材料做电极,电解CO2可得到多种燃料,其原理如图所示。
①该工艺中能量转化方式主要有_______。
②电解时,生成乙烯的电极反应式是_______。