题目内容
【题目】烟气中含有 SO2 等大量有害的物质,烟气除硫的方法有多种,其中石灰石法烟气除硫工艺的主要反应如下:
ⅠCaCO3(s)CO2(g)+CaO (s) △H = + 178.2 kJ/mol
ⅡSO2(g)+CaO(s)CaSO3(s) △H = - 402 kJ/mol
Ⅲ 2CaSO3(s) + O2 (g) + 4H2O(l)2[CaSO4· 2H2O](s) △H = - 234.2 kJ/mol
(1)试写出由石灰石、二氧化硫、氧气和水反应生成生石膏的热化学方程式________________________________________________________
(2)反应Ⅱ为烟气除硫的关键,取相同用量的反应物在3种不同的容器中进行该反应,A容器保持恒温恒压,B容器保持恒温恒容,C容器保持恒容绝热,且初始时3个容器的容积和温度均相同,下列说法正确的是_______________
a.3个容器中SO2的平衡转化率的大小顺序为:αA > αB > αC
b.当A容器内气体的平均摩尔质量不变时,说明该反应处于化学平衡状态
c.A、B两个容器达到平衡所用的时间:tA > tB
d.当 C 容器内平衡常数不变时,说明该反应处于化学平衡状态
(3)依据上述反应Ⅱ来除硫,将一定量的烟气压缩到一个 20 L的容器中,测得不同温度下,容器内 SO2 的质量(mg)如下表:
时间/min SO2质量/mg 温度/℃ | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
T1 | 2100 | 1052 | 540 | 199 | 8.7 | 0.06 | 0.06 |
T2 | 2100 | 869 | 242 | x | x | x | x |
①在T1温度下,计算20~40min内SO2 的反应速率____________mol/(L· min)。
②若其它条件都相同,则T1______T2(填“>”、 “<” 或 “=”,下同); x _____ 0.06。
③在T2温度下,若平衡后将容器的容积压缩为10 L,则新平衡时SO2的浓度_____原平衡时SO2的浓度(填“>”、 “<” 或 “=”),理由是________________________________。
【答案】 2CaCO3(s)+O2(g)+2SO2(g)+4H2O2[CaSO4·2H2O](s)+2CO2(g)△H=﹣681.8kJ/mol ad 2×10-5 < > = 该反应的平衡常数表达式为K = 1/c(SO2),温度不变,平衡常数不变,所以浓度相等
【解析】(1)石灰石、二氧化硫、氧气和水反应生成生石膏的反应为2CaCO3(s)+O2(g)+2SO2(g)+4H2O2[CaSO4·2H2O](s)+2CO2(g),根据盖斯定律,该反应等于①×2+②×2+③,计算△H=+178.2 kJ/mol×2+(-402 kJ/mol)×2+(-234.2 kJ/mol)=-681.8kJ/mol,因此热化学方程式为:2CaCO3(s)+O2(g)+2SO2(g)+4H2O2[CaSO4·2H2O](s)+2CO2(g)△H=-681.8kJ/mol;(2)a、对于A容器,该反应是一个气体体积缩小的反应,随着反应进行气体体积减小,但要保持恒压,必须压缩体积,相当于增大压强,二氧化硫的转化率增大,B容器为恒容,随着反应的进行,气体体积缩小,二氧化硫转化率相对A要小,C容器恒温绝热,该反应为放热反应,温度升高,速率加快,平衡逆向移动,相对B二氧化硫的转化率会小,a正确;b、气体质量和物质的量均在发生改变,平均摩尔质量不是变量,不能判断平衡,b错误;c、A容器压强比B大,故反应速率快,达到平衡所需的时间A比B短,c错误;d、平衡常数只是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,因此当 C 容器内平衡常数不变时,说明该反应处于化学平衡状态,d正确;答案选ad;(3)①根据表中数据可知在T1温度下,20~40min内消耗二氧化硫是1.052g-0.540g=0.512g,物质的量是0.008mol,浓度是0.0004mol/L,所以SO2的反应速率v(SO2)=0.0004mol/L÷20min=2×10-5mol/(Lmin);②因为该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,二氧化硫的含量增大,结合表格数据,T2时的含量比T1时低,若其它条件都相同,则T1>T2;根据数据的递变规律,x<0.06;
③在T2温度下,若平衡后将容器的容积压缩为10L,则新平衡时SO2的浓度等于原平衡时SO2的浓度,因为该反应的平衡常数表达式为k=1/c(SO2),温度不变,平衡常数不变,所以浓度相等。
【题目】市场销售的某种食用精制盐包装袋上有如下说明:
产品标准 | GB5461 |
产品等级 | 一级 |
配料 | 食盐、碘酸钾、抗结剂 |
碘含量(以I计) | 20~50mg/kg |
分装日期 | |
分装企业 |
(1)碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应,
kI O3+5KI+3H2 SO4=3K2 SO4+3I2+3H2O
上述反应生成的I2可用四氯化碳检验:确认有I2生成的现象是
利用Na2SO3稀溶液,将I2还原,可从碘的四氯化碳溶液中回收四氯化碳.Na2SO3稀溶液与I2反应的离子方程式为 .
(2)已知:I2+2S2O32﹣=2I-+S4O62﹣某学生测定食用精制盐的碘含量,其步骤为:
a.准确称取w g食盐,加适量蒸馏水使其完全溶解:
b.用稀硫酸酸化所得溶液,加入足量KI溶液,使KIO3与KI反应完全;
c.以淀粉溶液为指示剂,逐滴加入物质的量浓度为2.0×10﹣3mol/L的Na2S2O3溶液10.0mL,恰好反应完全.
①判断c中恰好完全反应依据的现象是 .
(3)②b中反应所产生的I2的物质的量是多少?(写出计算过程)
(4)③根据以上实验和包装袋说明测得精制盐的碘(I)含量(以含w的代数式表示,单位为mg/kg).(写出计算过程)