题目内容
用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术。反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①
CaSO4(s)+CO(g)![]()
CaS(s)+CO2(g)
ΔH1=-47.3 kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)
CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2=+210.5 kJ·mol-1
③CO(g)![]()
C(s)+
CO2(g) ΔH3=-86.2 kJ·mol-1
(1)反应2CaSO4(s)+7CO(g)
CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g) +C(s)+SO2(g)的ΔH=________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
![]()
(2)反应①~③的平衡常数的对数lg K随反应温度T的变化曲线如图所示。结合各反应的ΔH,归纳lg K~T曲线变化规律:
a.________; b.________。
(3)向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应①于900 ℃达到平衡,c平衡(CO)=8.0×10-5mol·L-1,计算CO的转化率(忽略副反应,结果保留两位有效数字)。
(4)为减少副产物,获得更纯净的CO2,可在初始燃料中适量加入________。
(5)以反应①中生成的CaS为原料,在一定条件下经原子利用率100%的高温反应,可再生CaSO4,该反应的化学方程式为______________________________________,在一定条件下,CO2可与对二甲苯反应,在其苯环上引入一个羧基,产物的结构简式为________。
(1)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3
(2)a.放热反应, lg K随T增大而减小;吸热反应, lg K随T增大而增大 b.焓变越大,lgK随T的变化程度越大
(3)99%
(4)Ca(ClO)2(或KClO3、KMnO4等氧化性物质)
(5)CaS+2O2
CaSO4
[解析] (1)将给定的三个热化学方程式按照①×4+②+③×2相加可得目标方程式,故ΔH=4ΔH1+ΔH2+2ΔH3。
(2)反应①为放热反应,由图可看出,随着温度的升高,放热反应的平衡常数的对数在减小,故曲线Ⅰ表示反应③,曲线Ⅱ表示反应②。
(3)设开始时c(CO)=a,转化的c(CO)=x,则a-x=8.0×10-5 mol·L-1。根据方程式可知,生成的c(CO2)= x,平衡常数K=
=
=
。由图示可知,在900 ℃时,lg K=2,K=100,则x=8.0×10-3 mol·L-1,故CO的转化率=
×100%≈99%。
(4)由于CO2气体中主要含有SO2气体,该气体具有比较强的还原性,故可加入具有氧化性的物质来除去,该氧化性的物质有Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4等。(5)由于要求原子利用率为100%,故反应类型属于化合反应,可将CaS在高温下与O2反应制取CaSO4,反应的方程式为CaS+2O2
CaSO4;对二甲苯的结构简式为
苯环上只有一类氢原子,故在苯环上引入1个羧基,产物仅有1种,
其结构为
N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:
2N2O5(g)![]()
4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
T1温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:
| t/s | 0 | 500 | 1000 | 1500 |
| c(N2O5)/(mol·L-1) | 5.00 | 3.52 | 2.50 | 2.50 |
下列说法中不正确的是( )
A.500 s内N2O5分解速率为2.96×10-3mol·L-1·s-1
B.T1温度下的平衡常数K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%
C.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1<K2
D.达平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的
,则再次平衡时c(N2O5)>5.00 mol·L-1
元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题:
(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是________。
a.原子半径和离子半径均减小
b.金属性减弱,非金属性增强
c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强
d.单质的熔点降低
(2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为________,氧化性最弱的简单阳离子是________。
(3)已知:
| 化合物 | MgO | Al2O3 | MgCl2 | AlCl3 |
| 类型 | 离子化合物 | 离子化合物 | 离子化合物 | 共价化合物 |
| 熔点/℃ | 2800 | 2050 | 714 | 191 |
工业制镁时,电解MgCl2而不电解MgO的原因是__________________________________;
制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是______________________________。
(4)晶体硅(熔点1410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:
Si(粗)
SiCl4
SiCl4(纯)
Si(纯)
写出SiCl4的电子式:________________;在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是________。
a.NH3 b.HI c.SO2 d.CO2
(6)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式:________________________________________________________________________。