摘要: 0.06. 0.04.(3)160

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(2011?丹东模拟)[化学-选修2化学与技术]硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位.请回答硫酸工业中的如下问题:
(1)早期生产硫酸以黄铁矿为原料,目前很多国家都已经限制以黄铁矿为原料而以硫磺为原料,以硫磺为原料的优点是
生产流程短,设备简单,三废治理量小,劳动生产率高,易于设备大型化等
生产流程短,设备简单,三废治理量小,劳动生产率高,易于设备大型化等

(2)工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3由一个关键步骤.压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO27%;O211%;N282)利用表中数据分析,在实际生产中选择的适宜生产条件是:
温度
400℃~500℃
400℃~500℃
℃,压强
0.1
0.1
MPa.
压强/Mpa
转化率/%
温度/℃
0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高SO2的转化率?
(填“是”或“否”),是否可以增大该反应所放出的热量?
(填“是”或“否”).
(4)为提高SO3吸收率,实际生产中通常用
98%的浓硫酸
98%的浓硫酸
吸收SO3
(5)在催化反应室中设有热交换装置,以下叙述与热交换装置的作用有关的是
B
B
(填写序号)
A.保护环境,防止空气污染    
B.充分利用热量,降低生产成本
C.升高温度,提高SO2的转化率  
D.防止催化剂中毒
(6)在硫酸工业尾气中,SO2是主要大气污染物,必须进行净化处理,处理方法可用
石灰水
石灰水
(填名称)吸收,然后再用硫酸处理,重新生成SO2和一种生产水泥的辅料,写出这两步反应的化学方程式
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
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(2011?宝鸡三模)[化学一选修2化学与技术]分析下面两个案例并回答有关问题.
(1)工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤.压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO2 7%,O2 11%,N282%):
压强/MPa
SO2转化率
温度/℃

0.1

0.5

1

10
400 99.2% 99.6% 99.7% 99.9%
500 93.5% 96.9% 97.8% 99.3%
600 73.7% 85.8% 89.5% 96.4%
①利用表中数据,如何推断出SO2的催化氧化反应是一个放热反应?
压强一定时,温度升高时,SO2的转化率降低,说明升高温度有利于平衡向逆反应移动,故正反应为放热反应
压强一定时,温度升高时,SO2的转化率降低,说明升高温度有利于平衡向逆反应移动,故正反应为放热反应

②选择适应的催化剂,是否可以提高SO2的转化率?
(填“是”或“否”)是否可以增大该反应所放出的热量?
(填“是”或“否”).
③已知:2SO2(g)+O2(g)
催化剂
.
2SO3(g),△H=-196.6k J/mol,计算每生产1万吨98%硫酸所需要SO3质量为
8×103
8×103
t,由SO2生产这些SO3时放出的热量为
9.85×109
9.85×109
kJ.
(2)某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿(主要成分为Fe2O3,还含有SiO2等杂质)、煤矿、石灰石和黏土,拟在该地区建设大型炼铁厂.

①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立,需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等,形成规模的工业体系.据此确定上图中相应工厂的名称B
焦化厂
焦化厂
、D
水泥厂
水泥厂

②以赤铁矿为原料,写出高炉炼铁中得到生铁以及产生炉渣的化学方程式
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2 、CaCO3+SiO2
 高温 
.
 
CaSiO3+CO2
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2 、CaCO3+SiO2
 高温 
.
 
CaSiO3+CO2

③从“三废”利用、环境保护等角度考虑,该地区和企业在生产中应采取的一些措施有(举出1种措施即可)
用炼铁厂的炉渣(或CaSiO3)作为水泥厂的原料;或用发电厂的煤矸石和粉煤灰作为水泥厂的原料;或将石灰石煅烧成生石灰,用于吸收发电厂和焦化厂燃煤时产生的SO2,减少对空气的污染;或建立污水处理系统
用炼铁厂的炉渣(或CaSiO3)作为水泥厂的原料;或用发电厂的煤矸石和粉煤灰作为水泥厂的原料;或将石灰石煅烧成生石灰,用于吸收发电厂和焦化厂燃煤时产生的SO2,减少对空气的污染;或建立污水处理系统
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中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%.
(1)有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是
C
C

A.电解水制氢:2H2O
 电解 
.
 
 2H2↑+O2
B.高温使水分解制氢:2H2O
 高温 
.
 
2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
   TiO2   
.
太阳光
 2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2O
 高温 
.
 
 CO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.将2molCO2和6molH2充入容积为3L的密闭容器中,在一定温度和压强条件下发生了下列反应:CO2(g)+3H2 (g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1.反应在2分钟时达到了平衡.
①用H2与CO2浓度的变化表示该反应的速率,以它们的速率表示反应达到平衡的关系式是
3υ(CO2=υ(H2
3υ(CO2=υ(H2

②达到平衡时,改变温度(T)和压强(P),反应混合物中CH3OH的“物质的量分数”变化情况如图1所示,关于温度(T)和压强(P)的关系判断正确的是
CD
CD
(填序号).

A.P3>P2    T3>T2
B.P2>P4      T4>T2
C.P1>P3     T1>T3
D.P1>P4    T2>T3
(3)工业上,CH3OH也可由CO和H2合成.参考合成反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平
衡常数:
温度/℃ 0 100 200 300 400
平衡常数 667 13 1.9×10-2 2.4×10-4 1×10-5
下列说法正确的是
AC
AC

A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行,说明该反应△S<0
C.在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1mol CO和0.2mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5Mpa)和250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高
(4)二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一,科学家利用NaOH溶液喷淋“捕捉”空气中的CO2(如图2).
以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH22].已知:
2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H=-159.47kJ?mol-1
NH2CO2NH4(s)=CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+116.49kJ?mol-1
H2O(l)=H2O(g)△H=+88.0kJ?mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式
2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-130.98kJ?mol-1
2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-130.98kJ?mol-1
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煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题.已知下列两个反应的热效应及平衡常数:
反应①:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H1=akJ?mol-1,平衡常数为K1
反应②:C(s)+CO2(g)=2CO(g)H2=bkJ?mo1-1,平衡常数为K2
又知反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的平衡常数Kc随温度的变化如下表:
温度/ 400 500 800
平衡常数Kc 9.94 9 1
回答下列问题:
(1)上述反应中,a
 
b(填>、<或=),化学平衡常数Kc与K1、K2的关系为
 

(2)温度为800℃时,在一体积为10L的密闭容器中,通入一定量的CO和H2O (g),发生如下反应:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),容器内各物质的浓度变化如下表.
800℃时物质的量浓度(mol?L-1)的变化
时间(min) CO(g)          H2O(g) CO2(g) H2(g)
0 0.200 0.300 0 0
2 0.120 0.220 0.080 0.080
3 0.080 0.180 0.120 0.120
4 0.100 0.200 0.100 C1
5 0.067 0.267 0.133 C2
①表中0~2min的平均反应速率v(CO)=
 

②表中第3min反应处于
 
状态(填“平衡”或“非平衡”);
③表中3min~4min之间,平衡向
 
移动(单选),可能的原因是
 
(单选);
表中4min~5min之间数值发生变化,可能的原因是
 
(单选).
a.正反应方向    b.逆反应方向    c.增加水蒸气
d.降低温度      e.使用催化剂    f.增加氢气浓度精英家教网
(3)如图1、图2表示反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图1中时刻t2发生改变的条件是
 

②图2中时刻t2发生改变的条件是
 
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