题目内容

一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)   △H
（1）已知2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g)   △H1=—566kJ?mol—1
S(l) +O2(g)= SO2(g)   △H2=—296kJ?mol—1
则反应热ΔH=          kJ?mol－1。
（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图a。260℃时       （填Fe2O3、NiO或Cr2O3）作催化剂反应速率最快。Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2O3的主要优点是              。

（3）科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时，研究了不同投料比[n(CO)∶n(SO2)]对SO2转化率的影响，结果如图b。请在答题卡坐标图中画出n(CO)∶n(SO2)="2∶1" 时，SO2转化率的预期变化曲线。
（4）工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3。某温度下用1.0mol?L－1 Na2SO3溶液吸收纯净的SO2，当溶液中c(SO32－)降至0.2mol?L－1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。
①此时溶液中c(HSO3－)约为______mol?L－1；
②此时溶液pH=______。（已知该温度下SO32—+H+HSO3—的平衡常数K="8.0" × 106 L?mol－1，计算时SO2、H2SO3的浓度忽略不计）
（16分）
（1）—270  （3分）  
（2）Cr2O3  （3分） Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源（3分）
（3）见下图 （3分）

（4）①1.6  （2分）  ②6  （2分）

试题分析：（1）观察热化学方程式之间的关系，发现已知第1个热化学方程式减去第2个热化学方程式时，能够约去O2(g)得到2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)，根据盖斯定律，该反应热ΔH=△H1—△H2=—270kJ?mol－1；（2）读图a可知，260℃时平衡转化率：Cr2O3> Fe2O3>NiO，由此推断Cr2O3作催化剂时反应速率最快；读图可知，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，当SO2的转化率相同时，反应温度：Fe2O3<NiO，所以Fe2O3作催化剂时的主要优点是在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源；（3）读图b可知，其他条件相同时，增大n(CO)∶n(SO2)的比值，就是增大CO或反应物浓度，既能增大反应速率，缩短达到平衡的时间，还使平衡向正反应反应方向移动，使SO2的转化率增大，由于图a中380℃时SO2的转化率最高，所以n(CO)∶n(SO2)的比值为2∶1变为3∶1时，SO2的平衡转化率基本上完全相同，只是达到平衡的时间缩短，由此可以在图b中画出有关温度对反应速率和平衡移动的影响图像；（4）依题意，Na2SO3、NaHSO3都是强电解质，可以推断反应物和生成物的起始浓度、变化浓度、更换试剂时浓度，则：
SO32—+SO2+H2O=2HSO3—
起始浓度（mol/L）          1.0               0
变化浓度（mol/L）          0.8              1.6
更换试剂时浓度（mol/L）    0.2              1.6
则更换试剂时，c(HSO3—)=1.6mol/L
由于SO32—+H+HSO3—的平衡常数K= c(HSO3—)/[ c(SO32—)? c(H+)]，则c(H+)= c(HSO3—)/[ c(SO32—)?K)]，由于c(HSO3—)=1.6mol/L，c(SO32—)=0.2mol/L，该温度下K="8.0" × 106 L?mol－1，则c(H+)=1.6/(0.2×8.0 × 106) mol/L=10—6 mol/L；由于溶液的pH="—lg" c(H+)=—（—6）=6。
练习册系列答案
相关题目
甲烷和氨在国民经济中占有重要地位。
（1）制备合成氨原料气H2，可用甲烷蒸汽转化法，主要转化反应如下：
CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)   ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH4(g) + 2H2O(g)  CO2(g) +4H2(g)  ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是                 。
（2）工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2]，反应的化学方程式为：2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：
T / ℃
165
175
185
195
K
111.9
74.1
50.6
34.8
 
① 反应热ΔH（填“＞”、“＜”或“＝”）_______0。
② 在一定温度和压强下，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比），下图是氨碳比（x）与CO2平衡转化率（α）的关系。求图中的B点处，NH3的平衡转化率。

（3）已知甲烷燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，a口放出的物质为_________，该电池正极的电极反应式为：____          ，工作一段时间后，当3.2g甲烷完全反应生成CO2时，有         mol 电子发生转移。
工业上生产金属钛的方法很多。以钛铁矿（主要成分FeTiO3，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为：
FeTiO3＋2H2SO4＝TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
 
回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于______________________ （选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）。
（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2＋被氧化，物质A是________，上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是__________、___________。
（3）反应TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________。
（4）由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有：
TiO2 (s)+ 2Cl2 (g) +2C(s) ＝TiCl4(g) + 2CO(g)    ΔH1 = －72 kJ?mol-1 
TiO2(s) + 2Cl2 (g) ＝TiCl4(g) + O2 (g)   ΔH2 =+38.8kJ?mol－1
C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)?   ΔH3 =+282.8kJ?mol－1
①反应C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)在高温下能够自发进行的原因是______________________。
②反应C(s)＋O2(g)＝CO2 (g)的ΔH＝_______________。
（5）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用下图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。①写出阳极所发生反应的电极反应式：________________________________。

②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是（请结合化学用语解释）                                                                              。
下列关于各图的叙述中，正确的是

A．图甲表示１mol H2 (g)完全燃烧生成水蒸气吸收241.8 kJ热量
B．图甲表示2 mol H2(g)所具有的能量比2 molH2O(g)所具有的能量多483.6 kJ
C．图乙表示常温下稀释HA、HB两种酸的稀溶液时，溶液pH随加水量的变化，则同温、同浓度的NaA溶液的pH小于NaB溶液的pH
D．图乙中起始时HA的物质的量浓度大于HB
氮及其化合物在工农业生产、生活中有者重要作用。请回答下列问题：

（1）图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图(a、b均大于0，)且知:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1（c>0）
请写出CO将NO2还原至N2时的热化学方程式____________；
（2）图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中合成氨时，N2的浓度随时间的变化曲线(以a、b、c表示）。已知三个条件下起始加入浓度均为：c(N2)=0.1mol·L-1，c(H2)=0.3mol·L-1；合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0
①计算在a达平衡时H2的转化率为______；
②由图2可知，b、c各有一个条件与a不同，则c的条件改变可能是______；
试写出判断b与a条件不同的理由____________；
（3）利用图2中c条件下合成氨（容积固定）。已知化学平衡常数K与温度(T)的关系如下表:

①试确定K1的相对大小，K1______4.1x106(填写“>”“-”或“<”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的 是______(填序号字母）。
A．容器内NH3的浓度保持不变  B．2v(N2)(正）=v(H2)(逆）
C．容器内压强保持不变   D．混合气体的密度保持不变
（4）①NH4Cl溶液呈酸性的原因是(用离子反应方程式表示 )______。
②250C时，将pH=x氨水与pH=y的疏酸(且x+y=14,x>11)等体积混合后，所得溶液中各种离子的浓度关系正确的是
A．[SO42-]>[NH4+]>[H+]>[OH-]
B．[NH4+]>[SO42-]>[OH-]>[H+]
C．[NH4+]+[H+]>[OH-]+[SO42-]
D．[NH4+]>[SO42-]>[H+]>[OH-]
下列说法正确的是：（    ）
A．在100 ℃．101 kPa条件下，液态水的气化热为40．69 kJ·mol-1，则H2O(g)H2O(l) 的ΔH ="+" 40．69 kJ·mol-1
B．已知MgCO3的Ksp = 6．82 × 10-6，则所有含有固体MgCO3的溶液中，都有c(Mg2+) = c(CO32-)，且c(Mg2+) · c(CO32-)= 6．82 × 10-6
C．常温下，在0．10 mol·L-1的NH3·H2O溶液中加入少量NH4Cl晶体，能使NH3·H2O的电离度降低，溶液的pH减小
D．已知：
共价键
C－C
C=C
C－H
H－H
键能/ kJ·mol-1
348
610
413
436
 
则可以计算出反应的ΔH为－384 kJ·mol-1
I．高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)             △H
（1）已知：①Fe2O3(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g)   △H1
②C(石墨）+ CO2(g) = 2CO(g)  △H2
则△H___________________(用含△H1 、△H2的代数式表示)。
（2）高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
（3）在某温度时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。
 
Fe2O3
CO
Fe
CO2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
 
①甲容器中CO的平衡转化率为_______________________。
②下列说法正确的是____________________(填编号）。
A．若容器压强恒定，反应达到平衡状态
B．若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态
C．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
D．增加Fe2O3就能提高CO的转化率
II．纳米MgO可用尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378～398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表：
编号
温度/K
反应时间/h
反应物物质的量配比
实验目的
①
378
4
3∶1
实验②和④探究________
______________________
实验②和__________探究
反应时间对产率的影响。
②
378
4
4∶1
③
378
3
_______
④
398
4
4∶1
 
下图为温度对纳米MgO产率（曲线a）和粒径(曲线b)的影响，请归纳出温度对纳米MgO制备的影响规律（写出一条）：                                                                           
___________________________________________。
燃煤废气中的氮氧化物（NOx）、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。
（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：
CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝－574 kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  △H＝－1160 kJ·mol－1
则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为              。
（2）将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为：
2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下表：
投料比[n(H2) / n(CO2)]
500 K
600 K
700 K
800 K
1.5
45%
33%
20%
12%
2.0
60%
43%
28%
15%
3.0
83%
62%
37%
22%
①若温度升高，则反应的平衡常数K将             （填“增大”、“减小”或“不变”。下同）；若温度不变，提高投料比[n(H2) / n(CO2)]，则K将             。
②若用甲醚作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式
                                      。若通入甲醚（沸点为-24.9 ℃）的速率为1.12 L·min-1（标准状况），并以该电池作为电源电解2 mol·L-1 CuSO4溶液500 mL，则通电30 s后理论上在阴极可析出金属铜     g。
已知：Fe2O3(s) + C(s) = CO2(g) + 2 Fe(s)  ΔΗ="+234.1" kJ·mol-1
C(s) + O2(g) = CO2(g)                  ΔΗ="-393.5" kJ·mol-1
则2 Fe(s)+ O2(g) = Fe2O3(s) 的ΔΗ是：
A．-169.4kJ·mol-1B．-627.6 kJ·mol-1
C．-744.7 kJ·mol-1D．-824.4 kJ·mol-1

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