题目内容

【题目】煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:

CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2= -175.6kJ·mol-1(反应Ⅱ)

请回答下列问题:

(1)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是_____________。

(2)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是 ______________。

(3)在温度、容积相同且不变的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如图二(已知2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) △H=196.6kJ·mol-1)

A.2c1______c3 B.a+b______196.6 C.2p2______p3 D.α1+α3______1(填>,=,<)

(4) “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下,将烟气通入氨水溶液中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图三所示。

请写出a点时n(HSO3-):n(H2SO3)=______,b点时溶液pH=7,则n(NH4+):n(HSO3-)=___。

(5)催化氧化法去除NO,一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理为4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4:l、3:l、1:3时,得到NO脱除率曲线如图四所示:

①曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是______。

② 曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为_____mg/(m3·s)。

(6)已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,向0.4mol/LNa2SO4的溶液中加入足量BaCO3粉末(忽略体积变化),充分搅拌,发生反应SO (aq)+BaCO3 (s) BaSO4 (s)+CO (aq) 静置后沉淀转化达到平衡。此时溶液中的c(SO)=________mol·L-1(小数点后两位).

【答案】 D 有无二氧化硫可知反应I是否发生,如c(CO2)=c(SO2),则反应II未发生,如c(CO2)>c(SO2),则反应同时发生 < = > < 1:1 3:1 1:3 1.5×10-4 0.02 mol·L-1

【解析】试题分析:(1)某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),说明反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ;反应Ⅰ吸热、反应Ⅱ放热;(2)若没有二氧化硫,则反应I未发生;若c(CO2)=c(SO2),则反应II未发生;若c(CO2)>c(SO2),则反应同时发生;(3)根据一边倒的原则,甲乙为等效平衡;丙的投料为甲、乙的2倍;(4)根据图示,a点c(HSO3-)、c(H2SO3)相等;b点时溶液c(HSO3-)= c(SO32-),c(H+)= c(OH-),根据电荷守恒,c(HSO3-)+ 2c(SO32-)+ c(OH-)=c(NH4+)+ c(H+);(5)①NH3比例越大,NO转化率越大;②曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点NO的转化率由55%到75%,NO浓度变化为1.2×10-4mg/m3;(6)发生反应SO (aq)+BaCO3 (s) BaSO4 (s)+CO (aq) 静置后沉淀转化达到平衡, 。

解析:(1)某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),说明反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ;反应Ⅰ吸热、反应Ⅱ放热,故选D。(2)若没有二氧化硫,则反应I未发生;若c(CO2)=c(SO2),则反应II未发生;若c(CO2)>c(SO2),则反应同时发生;所以通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生。(3)根据一边倒的原则,丙的投料为甲的2倍,可以假设丙体积为甲的2倍,甲、丙为等效平衡,转化率的和为1,平衡时丙中SO3的物质的量是甲的2倍,平衡后缩小丙的体积与甲相同,丙平衡向生成SO3的方向移动,丙中SO3的转化率减小,转化率的和小于1,即α1+α3<1,丙SO3的浓度大于甲的2倍,即2c1<c3 ;根据一边倒的原则,甲乙为等效平衡,甲由正方向建立平衡,乙由逆方向建立平衡,所以a+b=196.6;丙的投料为乙的2倍,可以假设丙体积为甲的2倍,乙、丙为等效平衡,平衡时丙中气体的物质的量是乙的2倍,平衡后缩小丙的体积与乙相同,丙平衡向生成SO3的方向移动,丙SO3的浓度大于甲的2倍,所以2p2>p3;(4)根据图示,a点c(HSO3-)、c(H2SO3)相等,所以a点时n(HSO3-):n(H2SO3)=1:1;b点时溶液c(HSO3-)= c(SO32-),c(H+)= c(OH-),根据电荷守恒,c(HSO3-)+ 2c(SO32-)+ c(OH-)=c(NH4+)+ c(H+),所以c(NH4+)=3 c(HSO3-),n(NH4+):n(HSO3-)=3:1;(5)①NH3比例越大,NO转化率越大,曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是1:3;②曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点NO的转化率由55%到75%,NO浓度变化为1.2×10-4mg/m3, 1.5×10-4 mg/(m3·s); (6)设反应后c(SO)=xmol·L-1,则消耗c(SO)=(0.4-x)mol·L-1,生成c(CO)=(0.4-x)mol·L-1;SO (aq)+BaCO3 (s) BaSO4 (s)+CO (aq) 静置后沉淀转化达到平衡, ,解得x=0.02 mol·L-1。

练习册系列答案
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【题目】我国部分城市灰霾天占全年一半,引起灰霾的 PM2.5 微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量,可知目前造成我国灰霾天气的原因主要是交通污染。

(1)Zn2+在基态时核外电子排布式为_____。

(2)NO3-的立体构型是_____。

(3)PM2.5 含有大量的有毒、有害物质,易引发二次光化学烟雾污染,光化学烟雾中含有 NOx、O3、CH2=CH—CHO、HCOOH、CH3COOONO2(PAN)等二次污染物。

①下列说法正确的是_____。

A.N2O 结构式可表示为 N=N=O

B.O3 分子呈直线形

C.CH2=CH—CHO 分子中碳原子均采用 sp2 杂化

D.相同压强下,HCOOH 沸点比 CH3OCH3高,说明前者是极性分子,后者是非极性分子

②1 mol PAN 中含σ键数目为_____(用含 NA的式子表示)。

③NO 能被 FeSO4 溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,该配合物中心离子的配位数为_____(填数字)。

(4)测定大气中 PM2.5 的浓度方法之一是β-射线吸收法,β-射线放射源可用 85Kr,已知 Kr晶体的晶胞结构如图所示,设晶体中与每个 Kr 原子相紧邻的 Kr 原子有 m 个,晶胞中含 Kr

原子为 n 个,则m/n=___(填数字)。

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