题目内容

（10分) 有人设计了如下甲醇(methanol) 合成工艺：

其中，①为甲烷气源，压强250.0kPa，温度25oC，流速55.0 m3s-1。②为水蒸气源，压强200.0kPa,温度150oC，流速150.0 m3s-1。合成气和剩余反应物的混合物经管路③进入25oC的冷凝器(condenser)，冷凝物由管路⑤流出。在B中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经⑥进入25oC的冷凝器，甲醇冷凝后经管路⑦流出，其密度为0.791gmL-1。

12-1. 分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。

12-2. 假定：所有气体皆为理想气体，在步骤A和B中完全转化，气液在冷凝器中完全分离，计算经步骤A和步骤B后，在一秒钟内剩余物的量。

12-3. 实际上，在步骤B中CO的转化率只有三分之二。计算在管路⑥中CO、H2和CH3OH的分压（总压强为10.0 MPa）。

12-4. 当甲醇反应器足够大，反应达到平衡，管路⑥中的各气体的分压服从方程           

12-1. CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g)             (1分)

CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g)                  (1分)

12-2. n(CH4)＝(250.0×103×55.0)／(8.314×298) ＝5.55×103(mol)

n [H2O(g)]＝(200.0×103×150.0)／(8.314×423) ＝8.53×103(mol)经步骤A后在③中过量的H2O(g)＝(8.53×103－5.55×103) mol ＝2.98×103 mol              (1 分)     

在步骤A中生成的CO和H2的摩尔比为1:3，而在步骤B中消耗的CO和H2的摩尔比为1:2，故经步骤B后剩余的H2为5.55×103mol             (1)                                               

12-3. nT ＝ n(CO)＋n(H2)＋n(CH3OH)

 ＝｛5.55×103×1/3＋(16.65×103－5.55×103×2/3×2) ＋5.55×103×2/3｝mol

＝ 14.8×103mol                           (1 分)

p(i)＝ pT×ni／nT总                                                              

p(CO) ＝10.0 MPa×(5.55×103×1/3／14.8×103) ＝ 0.125 MPa         (1分)

p(H2) ＝10.0 MPa×(9.25×103／14.8×103) ＝0.625 MPa                         ( 1分)

p(CH3OH) ＝10.0 MPa×(5.55×103×2/3／14.8×103) ＝ 0.250 MPa                ( 1分)

12-4.

     式中p0=0.100 MPa, 计算平衡常数Kp。

Kp＝0.250×(0.100)2／(0.125×0.6252) ＝ 5.12×10-2                      

练习册系列答案
相关题目
为了测定乙醇的结构式，有人设计了用无水酒精与钠反应的实验装置和测定氢气体积的装置进行实验．可供选用的实验仪器如图所示，请回答以下问题：

（1）测量氢气体积的正确装置是
B
B
．（填写编号）
（2）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是
c
c
．
a．防止无水酒精挥发    b．保证实验装置不漏气     c．使无水酒精容易滴下
（3）实验前预先将小块钠在二甲苯中熔化成若干个小钠珠，冷却后倒入烧瓶中，其目的是
增大无水乙醇与钠的接触面积，使之充分反应
增大无水乙醇与钠的接触面积，使之充分反应
．
（4）已知无水酒精的密度为d g?cm-1，移取V mL酒精，反应完全后（钠过量），收集到a mL（视作标准状况）气体．则一个乙醇分子中能被钠取代出的氢原子数为
a ×10-3L
22.4L/mol
×2
d g?cm-1×V mL
46g/mol
a ×10-3L
22.4L/mol
×2
d g?cm-1×V mL
46g/mol
，由此即可确定乙醇的结构式．
（5）实验所测定的结果偏高，可能引起的原因是
AB
AB
．（填写编号）
   a．反应完毕立刻读数             b．无水酒精中混有微量甲醇
   c．无水酒精与钠的反应不够完全    d．排水后量气装置导管内有水残留．

(10分)实验室用乙醇与浓硫酸共热制取乙烯，常因温度过高生成少量SO２，有人设计了如下图所示实验，以验证上述混合气体中是否含有乙烯和SO2 。

⑴．装置中X仪器的名称是：         ；碎瓷片的作用是：             。

⑵．写出生成乙烯的反应方程式：                         。

⑶．A、B、C、D装置中可盛放的试剂是(从下列所给试剂中选出，填序号)：

①品红溶液，②NaOH溶液，③溴水，④KMnO４酸性溶液。

A．      ；Ｂ．      ；Ｃ．       ；Ｄ．      。

⑷．能说明SO２气体存在的现象是                          。

⑸．确证含有乙烯的现象是                               。

 

（10 分）SO2和NOx的排放是造成酸雨的两大罪魁祸首。下图表示了某地区在1940~2002年间，空气中SO2和NOx含量因燃料燃烧、工业生产、交通运输以及其他因素的影响而发生变化的基本统计数据。

（1）结合上图数据，判断下列说法正确的是   ▲   。

    A．在交通运输中排放的NOx与燃料的不充分燃烧有关

    B．在上世纪60年代以前，在交通运输中排放的SO2主要是使用燃煤的内燃机所致

    C．近年来在工业生产中SO2排放量的下降，主要是减少了燃烧的煤的质量

    D．随着汽车工业的发展，在形成酸雨的因素中，NOx所占比重在逐渐增大

（2）在上图表示的历史进程中，由工业生产所导致的SO2的排放量明显地在逐年减少。请用化学方程式说明人类在为解决SO2污染问题中所进行的一个反应过程：

   ▲   。

（3）汽车排放的尾气中含有未燃烧充分的CmHn、以及N2、CO2、NO、CO等。有人设计利用反应2NO + 2CO  N2 + 2CO2 将有害的污染物转化为可参与大气循环的N2和CO2。

在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

时间/h

0

1

2

3

4

5

c(NO)/mol·L-1

1.00×10-3

4.5×10-4

2.5×10-4

1.5×10-4

1.00×10-4

1.00×10-4

c(CO)/mol·L-1

3.6×10-3

3.05×10-3

2.85×10-3

2.75×10-3

2.70×10-3

2.70×10-3

在上述条件下反应能够自发进行，则反应的   ▲   0（“>”、“<”、“=”）。在该温度下，反应的平衡常数K=   ▲   。

（4）某次降雨过程收集到10L的雨水，向雨水中滴加1mL6mol/L的H2O2，充分反应后测得溶液的pH=3.62 [c(H+) =2.4×10-4 mol/L ]），再向溶液中加入足量的Ba(OH)2溶液，经过滤、晾干、称重，得沉淀的质量为0.1864g。若假设雨水的酸性仅由NOx和SO2的排放所致。请计算排放在空气中的NOx和SO2的物质的量之比接近于   ▲   。

 

(10分).近年来，江苏省酸雨污染较为严重，防治酸雨成了迫在眉睫的问题。

⑴有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫废气的方法，流程如下： ( I ）将含SO2的废气通入电解饱和食盐水所得溶液中，得NaHSO3溶液。（Ⅱ）将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸。（III）将盐酸加入NaHSO3溶液中得SO2气体回收，生成的NaCl循环利用。

① 写出步骤（I）反应的化学方程式：                             

② 写出步骤（III）反应的离子方程式：                            

⑵还有学者提出利用 Fe 2十、Fe3十等离子的催化作用，常温下将SO2氧化成SO42一而实现SO2的回收利用。某研究性学习小组据此设计了如下方案，在实验室条件下测定转化器中SO2氧化成SO42一的转化率。

① 该小组采用下图装置在实验室测定模拟烟气中SO2的体积分数，X溶液可以是（填序号）              。（参考：还原性SO2 > I- >Br->Cl-）             

A．碘的淀粉溶液            B．酸性高锰酸钾溶液 

 C．氢氧化钠溶液            D．氯化钡溶液

② 若上述实验是在标准状况下进行的，X是已知体积和物质的量浓度的溶液，欲测定转化器中SO2氧化成SO42一的转化率，已知气体流速，还需测定的数据是            和加入盐酸酸化的氯化钡溶液后生成沉淀的质量。

（3） 为进一步减少SO2的污染并变废为宝，人们正在探索用CO还原SO2得到单质硫的方法来除去SO2。该方法涉及到的化学反应为：SO2＋2CO＝2CO2＋Sx　、

CO＋Sx＝COS、2COS＋SO2＝2CO2＋Sx　。其中COS中“C”化合价为     。

（4）若生活污水中含大量的氮化合物，通常用生物膜脱氮工艺进行处理：首先在消化细菌的作用下将NH4＋氧化为NO3－：NH4＋＋2O2＝NO3－＋2H＋＋H2O，然后加入甲醇(CH3OH)，NO3－和甲醇转化为两种无毒气体。请写出加入甲醇后反应的离子方程式                  。　

 

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