题目内容

3．烟气中含有SO2等大量有害物质，烟气除硫的方法有很多，其中石灰石法烟气除硫工艺的主要反应如下
Ⅰ．CaCO3（s）?CO2（g）+CaO（s）△H=+178.2kJ/mol
Ⅱ．SO2（g）+CaO（s）?CaSO3（s）△H=-402kJ/mol
Ⅲ.2CaSO3（s）+O2（s）+4H2O（l）?2[CaSO4•2H2O]（s）△H=-234.2kJ/mol
（1）试写出由石灰石、二氧化硫、氧气和水反应生成的石灰膏的热化学反应方程式2CaCO3（s）+2SO2（g）+O2（g）+4H2O（l）=2[CaSO4•2H2O]（s）+2CO2△H=-681.8kJ/mol
（2）反应Ⅱ为烟气除硫的关键，取相同用量的反应物在3个不同的容器中进行反应
A．容器保持恒温恒压  B．容器保持恒温恒容  C．容器保持恒容绝热，且初始时3个容器的容积和温度均相同，下列说法正确的是ad
a．3个容器中SO2的平均转化率的大小顺序：aA＞aB＞aC
b．当A容器内气体的平均摩尔质量不变时说明该反应处于化学平衡状态
c．A，B两个容器达到平衡所用的时间tA＞tB
d．当C容器内平衡常数不变时，说明该反应处于化学平衡状态
（3）依据反应Ⅱ来除硫，将一定量的烟气压缩到一个20L的容器中，测得不同温度下容器内SO2的质量如下表：
 时间/min

SO2质量/10-3g
温度/℃		 0 20 40 60 80 100 120
 T1 2100 1052 540 199 8.7 0.06 0.06
 T2 2100 869 242 x x x x
①在T1温度下，计算20-40min内SO2的反应速率2×10-5mol/（L．min）
②若其它条件都相同，则T1＜T2（填“＞”或“＜”“=”下同）：x＞0.06
③在T2温度下，若平衡后将容器的容积压缩为10L，则新平衡时SO2的浓度=原平衡时SO2的浓度（填“＞”“＜”或“=”），理由是该反应的平衡常数表达式为k=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）}$，温度不变，平衡常数不变，所以浓度相等．．

分析 （1）已知：Ⅰ．CaCO3（s）?CO2（g）+CaO（s）△H=+178.2kJ/mol
Ⅱ．SO2（g）+CaO（s）?CaSO3（s）△H=-402kJ/mol
Ⅲ.2CaSO3（s）2+O2（s）+4H2O（l）?2[CaSO4•2H2O]△H=-234.2kJ/mol
根据盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ可得石灰石、二氧化硫、氧气和水反应生成的石灰膏的热化学反应方程式；
（2）a．根据平衡的移动方向判断3个容器中SO2的平衡转化率的大小顺序；
b．A容器内气体的平均摩尔质量等于质量和物质的量的比值，变量不变的状态是平衡状态；
c．A、B两个容器达到平衡所用的时间和反应速率有关；
d．平衡常数和温度有关，平衡常数不变不能确定是平衡状态；
（3）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②相同时间段内，二氧化硫减少的越多，说明反应速率越快，温度高反应速率快；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的含量增大；
③在T2温度下，若平衡后将容器的容积压缩为10L，则新平衡时SO2的浓度等于原平衡时SO2的浓度，温度不变，平衡常数不变．

解答 解：（1）已知：Ⅰ．CaCO3（s）?CO2（g）+CaO（s）△H=+178.2kJ/mol
Ⅱ．SO2（g）+CaO（s）?CaSO3（s）△H=-402kJ/mol
Ⅲ.2CaSO3（s）2+O2（s）+4H2O（l）?2[CaSO4•2H2O]△H=-234.2kJ/mol
根据盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ可得2CaCO3（s）+2SO2（g）+O2（g）+4H2O（l）=2[CaSO4•2H2O]（s）+2CO2△H=-681.8kJ/mol；
故答案为：2CaCO3（s）+2SO2（g）+O2（g）+4H2O（l）=2[CaSO4•2H2O]（s）+2CO2△H=-681.8kJ/mol；
（2）a、A容器：恒温恒压，该反应是一个气体体积减小的反应，随着反应进行气体体积减小，则随着反应进行容器体积变小，相当于增大压强，二氧化硫的转化率增大，B容器：恒温恒容，随着反应的进行，气体体积缩减小，相对于A，压强小，则二氧化硫转化率相对A要小，C容器：恒温绝热，该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，相对B二氧化硫的转化率会小，故a正确；
b、A容器气体质量和物质的量均在发生改变，平均摩尔质量不是变量，不能判断平衡，故b错误；
c、A容器压强比B大，故反应速率快，达到平衡所需的时间A比B短，故C错误；
d、平衡常数只是温度的函数，温度不变，平衡常数不变，平衡，故d正确；
故答案为：ad；
（3）①在T1温度下，计算20-40min内SO2的反应速率v（SO2）=$\frac{（1052-540）×1{0}^{-3}g÷64g/mol÷20L}{20min}$=2×10-5mol/（L•min）；
故答案为：2×10-5；
②根据图表，相同时间段内，二氧化硫减少的越多，说明反应速率越快，温度高反应速率快，则T1＜T2；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的含量较大，根据数据的递变规律，x＞0.06；
故答案为：＜；＞；
③在T2温度下，若平衡后将容器的容积压缩为10L，则新平衡时SO2的浓度等于原平衡时SO2的浓度，因为该反应的平衡常数表达式为k=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）}$，温度不变，平衡常数不变，所以浓度相等；
故答案为：=；该反应的平衡常数表达式为k=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）}$，温度不变，平衡常数不变，所以浓度相等．

点评 本题考查化学反应的速率、化学平衡常数表达式、化学平衡的移动和反应的自发性等，题目难度中等，注意基础知识的积累．

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20．一份NaOH溶液分成两等份后，分别用pH=2和pH=3的醋酸溶液完全中和，设消耗醋酸溶液的体积依次是Va L和Vb L，则Va和Vb之间的关系是（　　）
A．Va＞10VbB．Vb=10VaC．Vb＜10VaD．Vb＞10Va
1．用如图所示的装置进行实验，反应一段时间后断开K，向丙烧杯中加入0.1mol CuO后，CuSO4溶液恰好恢复到反应前的浓度．下列说法中不正确的是（　　）
A．乙烧杯中铜棒为正极，其电极反应式为2H++2e-═H2↑
B．丙烧杯右侧碳棒为阴极，其电极表面有红色物质析出
C．反应时盐桥中的阴离子向甲烧杯移动
D．导线中通过电子的物质的量为0.1 mol
11．在一容积为2L的密闭容器中，加入0.2mol的N2和0.6mol的H2，在一定条件下发生如下反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：                       
（1）根据图象，计算从反应开始到平衡时，用NH3表示的平均反应速率v（NH3）=0.025mol•L-1•min-1．  
（2）该反应达到平衡时N2的转化率为50%．  
（3）反应达到平衡后，第5min末，若保持其他条件不变，仅改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为a（填序号）．   
a．0.20mol•L-1   b．0.12mol•L-1   c．0.10mol•L-1  d．0.08mol•L-1   
（4）判断该反应达到平衡状态的标志是bcd（填字母）；
a．N2和NH3浓度相等         b．NH3百分含量保持不变  c．容器中气体的压强不变
d．NH3和H2的生成速率之比为2：3      e．容器中混合气体的密度保持不变
（5）反应达到平衡后，第5min末，若保持其他条件不变，只把容器的体积缩小一半，平衡向正反应方向移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）． 
（6）在第5min末将容器的体积缩小一半后，若在8min末达到新的平衡（此时NH3的浓度约为0.25mol•L-1），请在图中画出第5min末到9min时NH3浓度的变化曲线．
18．如图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程如图1：

（1）脱硫反应第一步是利用Fe（OH）3除去H2S，该反应的化学方程式是3H2S+2Fe（OH）3=Fe2S3+6H2O．常温下，Fe（OH）3在水中达到溶解平衡时，c（Fe3+）=2.6×10-18mol•L-1．（已知：Ksp[Fe（OH）3]=2.6×10-39）
（2）脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2．下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是BD．
A．Cl2B．H2O2      C．KMnO4       D．O3
（3）流程中Fe（OH）3和K2CO3可循环利用，你认为流程中还可循环利用的物质有N2 和H2（填化学式）．
（4）合成氨反应的化学方程式为：高温高压催化剂N2+3H2═2NH3，原料气中V（N2）：V（H2）=1：3．平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如图2所示．A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是KA＞KB=KC（用“＞”、“＜”或“=”表示）．A点H2的平衡转化率为66.7%．
（5）工业上合成氨通常在反应未达到平衡时就将反应混合物移出合成塔，原因是能提高单位时间内氨的产量．
8．已知25℃时KSP（PbSO4）=1.6×10-8、KSP（BaSO4）=1.1×10-10，该温度下PbSO4在不同浓度的硫酸中的溶解度如图所示．下列有关说法不正确的是（　　）
A．图中A点c（SO42-）=7mol•L-1
B．过滤的PbSO4沉淀，用稀硫酸洗涤，可以减少沉淀损耗
C．硫酸浓度大于5mol•L-1时，PbSO4溶解度增大的原因是转化成Pb（HSO4）2
D．将Pb（NO3）2、Ba（NO3）2混合溶液滴入稀硫酸中，能生成PbSO4和BaSO4两种沉淀
15．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，硫碘循环制氢主要的热化学方程式为：
Ⅰ．SO2（g）+2H2O（l）+I2（g）=H2SO4 （l）+2HI（g）△H=35.9kJ/mol
Ⅱ.2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（l）△H=470kJ/mol
Ⅲ.2HI（g）=H2（g）+I2（g）△H=14.9kJ/mol
（1）反应2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）的△H=-571.6mol•L-1．
（2）反应Ⅰ在液相中发生称为bensun反应，向水中加入1mol SO2和3mol I2，在不同温度下恰好完全反应生成的n（SO42-）和n（Ix-）的变化见图甲．
①Ix-中x=3．②温度达到120℃时，该反应不发生的原因是此温度下碘单质、水、二氧化硫均为气态，气相中不发生反应．
（3）反应Ⅲ是在图乙中进行，其中的高分子膜只允许产物通过，高分子膜能使反应程度增大（填“增大”、“减小”或“不变”），在该装置中为了进一步增大达平衡时HI的分解率；不考虑温度的影响，还可以采取的措施为向装置中通入氮气（或其它“惰性”气体）吹出产物．
（4）图丙是一种制备H2的方法，装置中的MEA为允许质子通过的电解质膜．
①写出阳极电极的反应式：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+．

②电解产生的氢气可以用镁铝合金（Mg17Al12）来储存，合金吸氢后得到仅含一种金属的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）和一种金属单质，该反应的化学方程式为Mg17Al12+17H2=17MgH2+12Al．
12．丙烯（C3H6）是制造聚丙烯、丙烯腈等化工产品的原料．目前正在开发丙烷（C3H8）裂解制取丙烯，其原理为C3H8（g）?C3H6（g）+H2（g）△H．回答下列问题：
（1）下表为几种共价键的键能．
 共价键 C-C C=C C-HH-H 
 键能/KJ•mol-1 348 615 413436
则上述丙烷裂解反应的△H=+123KJ/mol
（2）在密闭容器中充入一定量的丙烷和适量的稀有气体，测得丙烷的平衡转化率随温度的变化关系如图所示．
①图中压强p1＜（填“＞”“＜”或“=”，下同）p2；
②B点在0.2Mpa及对应温度下，v（正）＞v（逆）．
③图中A点的平衡常数K=8.33KPa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．
④提高丙烷转化率的措施是升温（任填一种）
（3）丙烷在脱氢生成丙烯时还会生成乙烯，该副反应的化学方程式为C3H8$\stackrel{催化剂}{→}$C2H4+CH4；
（4）近年来研究人员采用了添加二氧化碳重整丙烷制取丙烯，其原理为C3H8（g）+CO2（g）?C3H6（g）+CO（g）+H2O（g），有关数据如表所示．
不同温度下C3H8脱氢反应的平衡转化率
n（CO2）/n（C3H8）温度/K 600 700 800900 1000
 0：1 1.0% 6.3% 24.4% 59.6% 87.0%
 1：1 2.7% 12.9% 41.6% 78.0% 94.5%
 1：2 3.7% 17.2% 50.9% 85.3% 97.1%
 1：3 4.0% 20.5% 57.7% 89.5% 98.2%
①二氧化碳重整丙烷制取丙烯的反应属于吸热（填“放热”或“吸热”）反应．
②从表中数据可知，最合适的$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（{C}_{3}{H}_{8}）}$=1：3．
③二氧化碳重整法相对于丙烷直接裂解脱氢制丙烯的优点是可以提高丙烷的转化率，可以将二氧化碳资源化利用的同时得到燃气．
13．根据下列反应的化学方程式，判断有关物质的还原性强弱（　　）
①2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-
②I2+SO2+2H2O═H2SO4+2HI
③2Fe3++2I-═2Fe2++I2．
A．SO2＞I-＞Fe2+＞Cl-B．I-＞Fe2+＞Cl-＞SO2C．Cl-＞Fe2+＞SO2＞I-D．Fe2+＞I-＞Cl-＞SO2

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