13(15分)现有一份“将二氧化硫转化为硫酸铵”的资料,摘录如下: 

一个典型实例:初步处理后的废气含0.20%的二氧化硫和10%的氧气(体积分数)。在

400℃时废气以5m3·h-1的速率通过五氧化二钒催化剂层与20L·h-1的速率的氨气混合,再喷水,此时气体温度由400℃降至200℃,在热的结晶装置中得到硫酸铵晶体(气体体积均已折算为标准状况)。

利用上述资料,用氨来除去工业废气中的二氧化硫,回答下列问题: 

(1)按反应中的理论值,二氧化硫和氧气的物质的量之比为2∶1,该资料中这个比值是         ,简述不采用2∶1的理由是                

(2)通过计算,说明为什么废气以5m3·h-1的速率与20 L·h-1速率的氨气混合? 

(3)若某厂每天排放1×104 m3这种废气,按上述方法该厂每月(按30天计)可得硫酸铵多少吨?消耗氨气多少吨?

[答案]  (1)1∶50  根据勒夏特列原理,通入过量而廉价的氧气,可提高SO2的转化率

(2)废气中每小时排出的SO2的体积为:1000L·m-3×5m3×0.2%=10L,每小时氨与废气中SO2混合的体积比为2∶1,恰好可全部转化为(NH4)2SO4

(3)SO2   -   2NH3   -   (NH4)2SO4

mol  

mol            mol

故可得(NH4)2SO4mol×132 g·mol-1×10-6t·g-1=3.54 t

消耗氨气: mol×2×17 g·mol1×106 t·g1=0.91 t

9(11分)在80℃时,将0.20mol的四氧化二氮气体充入1L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:

    时间(s)
 
浓度(mol·L-1)
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)
0.20
C1
0.10
C3
A
B
c(NO2)
0.00
0.12
C2
0.22
0.22
0.22

根据本题内容和表格中提供的数据填空(C1、C2、C3、A、B表示相应的浓度)请回答下列各小题:

(1)该反应的化学方程式为               ;达到平衡时四氧化二氮的转化率为      %,表中C2     C3     A (填“<”、“>”= 

(2)20s时,四氧化二氮的浓度C1=      mol·L-1,在s~20s内四氧化二氮的平均反应速率为                   

(3)若在相同情况下是初向该容器充入的是二氧化氮气体,要达到上述同样的平衡状态,二氧化氮的起始浓度是       mol·L-1

[答案](1)N2O42NO2 (1分)   55% (2分)  >(1分)  =(1分)

(2)0.14(2分)   3.00×10-3 mol·(L·s)-1(2分)(不写单位不给分)

(3)0.40(2分)

10 (9分) 常温、常压下,A、B、C、D均为气态。A与B可发生可逆反应:A+BC+nD。若将2 mol A和2 mol B混合充入体积可变的密闭容器中。在不同条件下达平衡时,C的浓度如下:

温度 T/ ℃
压强 p/ Pa
C平衡浓度 c/(mol·L-1)
25
1×105
1.0
25
2×105
1.8
25
4×105
3.2
25
5×105
6.0

    (1) 可逆反应中,化学计量数n的取值范围为        ,理由是       

                    

    (2) 在5×105 Pa时,D的状态为       

[答案]  (1) n>1(3分);压强增加到2倍,C的浓度只增加到1.8倍,说明增大压强平衡向左移动,该反应是气体体积增大的反应,故n>1(3分) (2) 液态或固态(3分)

11(12分)对可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达到平衡时,各物质的物质的量浓度满足以下关系:=K(为一常数),K称为化学平衡常数,其反应的K值只与温度有关。现有反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)+Q。在850℃时,K=1。

(1)若升高温度到950℃时,达到平衡时K      1(填“大于”“小于”或“等于”)。

(2)850℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2x mol H2,则:

①当x=5.0时,上述平衡向       (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。

②若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是       

(3)在850℃时,若设x=5.0和x=6.0,其他物质的投料不变,当上述反应达到平衡后,测得H2的体积分数分别为a%、b%,则a       b(填“大于”“小于”或“等于”)。

[解析]

(1)从题给信息知:正反应是放热反应,升温,平衡向逆反应方向移动,CO2和H2的浓度将减少,而CO和H2O(g) 的浓度将增大,故K值减少;

(2)将1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2x mol H2代入式中,得x=3.0mol<5.0mol,平衡向逆反应方向移动。若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是:x<3.0mol。

(3)其他物质的投料不变,增加H2的量,平衡向逆反应方向移动,但H2的转化率将减少。

[答案] (1)小于(3分) (2)①逆反应(3分)  ②x<3.0(3分)(3)小于(3分)

12(15分)在一定温度下,把4体积SO2和2体积O2通入一个有活塞的体积可变的容器中,活塞一端与大气相通(如图所示)。容器内发生下列反应:2SO2 (g)+O2(g) 2SO3(g)+热量,当反应达到平衡后,测得混合气体为5体积。

       

    (1) 保持上述温度不变,设abc分别代表初始加入的SO2、O2和SO3气体的体积,如果反应过程达到平衡时,混合气体中各物质的含量仍与上述平衡相同,那么:

    ① 若a=1.5,c=2.5,则b   。在此情况下,反应起始时正反应速率将      (填“大于”、“小于”或“等于”)逆反应速率。

    ② 若欲使起始时逆反应速率大于正反应速率,则c的取值范围为        

(2) 在反应容器中,若起始时abc值均与(1)相同,但需控制平衡时混合气体为4.5 体积,则可采取的措施是             ,原理是             

                                      

[解析]

(1)①反应物间为系数比关系,故b=0.75。此时总物质的量为1.5+0.75+2.5=4.75<5,要使之达到5,则逆反应速率应大于正反应速率,应填:小于。

    ② 由  2SO2 (g)+O2(g) 2SO3(g)

4.0 
 
       1.5   0.75     2.5           假设SO2和O2全由SO3生成

1.5   0.75     1.5           故可得c的最大值为4。

    欲使起始时逆反应速率大于正反应速率,设c的最小值为w

2SO2 (g)  +  O2(g)   2SO3(g)

   起始   1.5      0.75      w  

   变化   2x       x       2x

平衡  1.5+2x    0.75+x     w-2x

   平衡时混合气体总体积:1.5+2x+0.75+x+w-2x=2.25+x+w

     2.25+x+w=5        x=2.75-w

     w-2x>0           x

   代x于另一式中,可得3w>5.5,w>1.833,故可得:1.833<c≤4。

   (2) 降低容器内温度;降低温度使平衡向放热反应方向移动,从而使气体体积减小。

[答案] (1)①b=0.75(2分)小于(3分)  ②1.833<c≤4 (5分)

(2) 降低容器内温度(2分);降低温度使平衡向放热反应方向移动,从而使气体体积减小(3分)。

 0  35105  35113  35119  35123  35129  35131  35135  35141  35143  35149  35155  35159  35161  35165  35171  35173  35179  35183  35185  35189  35191  35195  35197  35199  35200  35201  35203  35204  35205  35207  35209  35213  35215  35219  35221  35225  35231  35233  35239  35243  35245  35249  35255  35261  35263  35269  35273  35275  35281  35285  35291  35299  447348 

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