题目内容

【题目】下图是将SO2 转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。

请回答下列问题:

(1)该装置将________能转化为________能,电流方向为________(填“b→a”或“a→b”)。

(2)催化剂b表面O2发生___________反应,其附近酸性________(填“增强”、“不变”或“减弱”)。

(3)催化剂a表面的电极反应式:_________________________________________。

(4)若得到的硫酸浓度仍为49%,则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为________。

【答案】化学 电 b→a 还原 减弱 SO2+2H2O2e==SO42-+4H+ 8∶15

【解析】

(1)根据该装置没有外加电源,是一个原电池,把化学能转化为电能,电流方向与电子流向相反分析;

(2)由图示可看出,电子由a表面转移到b表面,因此a表面发生氧化反应由此解答;

(3)催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸;

(4)根据催化剂a处的反应为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,催化剂b处的反应为O2+2H++2e-=H2O,总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4分析。

(1)该装置没有外加电源,是一个原电池,把化学能转化为电能,电流方向与电子流向相反,所以电流方向为b→a。故答案为化学;电;b→a ;

(2)由图示可看出,电子由a表面转移到b表面,因此a表面发生氧化反应,由题意SO2转化为H2SO4发生氧化反应,因此催化剂a表面SO2发生氧化反应,催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O,消耗H+,其附近酸性减弱。故答案为还原;减弱;

(3)催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸,电极方程式为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。故答案为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;

(4)催化剂a处的反应为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,催化剂b处的反应为O2+2H++2e-=H2O,总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4,设加入的SO2为xg,H2O为yg,则生成硫酸的质量为,反应后水的质量为,根据硫酸的浓度仍为49%,可以求得x:y=8:15。故答案为8:15

练习册系列答案
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【题目】CO2 可用于合成多种化工原料。用 CO2 生产绿色燃料甲醇时发生反应A: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1

(1)反应 A 的平衡常数表达式是_____。在恒温恒容的密闭容器中进行该反应,下列说法正确的是_____(填字母)。

A.反应达到平衡时,容器的总压强不再改变

B.加入合适的催化剂,可以提高 CO2 的转化率

C.将初始投料增加 1 倍,可以提高CO2 的转化率

D.充入一定量的He 气,可以提高CO2 的转化率

(2)在体积为 1 L 的恒容密闭容器中发生反应 A,如图是在三种投料,即[n(CO2),n(H2)]分别为:[1mol,3mol]、[1mol,4mol]、[1mol,6mol]下,反应温度对 CO2 平衡转化率影响的曲线。

① 反应 A 的ΔH1_____0(填“>”或“<”)。

② 曲线 c 对应的投料是_____。

③ T1℃时,曲线c 对应的化学平衡常数_____1(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(3)在一定条件下,利用 CO2 合成 CH3OH 的反应过程中会有副反应:CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)。压强一定时,将初始投料比一定的 CO2 和H2 按一定流速通过催化剂甲,经过相同时间(反应均未达到平衡)时,温度对 CH3OH、CO 的产率影响如图 1 所示,温度对 CO2 的转化率影响如图 2 所示。

由图像可知,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的产率降低,其原因是_____。

(4)以 CO2 和 H2O 为原料合成 CH4,可以借助氮化镓(GaN)与 Cu 组成的人工光合系统, 装置如图所示。

① GaN 电极上的电极反应式是_____。

② 当有 0.4mol 电子转移时,铜电极上生成的CH4在标准状况下的体积是_____L。

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