题目内容

13.湿法炼锌的冶炼过程可用如图1简略表示:

请回答下列问题:
(1)已知ZnO属于两性氧化物,写出ZnO与NaOH溶液反应的化学方程式:2NaOH+ZnO=Na2ZnO2+H2O.
(2)上述电解过程中析出锌的电极反应式为:[Zn(NH3)4]2++2e-=Zn+4NH3↑.
(3)产生的SO2可用Ba(NO3)2溶液吸收,部分产物可作为工业原料,其反应的离子方程式为:3SO2+2H2O+2NO3-+3Ba2+=3BaSO4↓+2NO↑+4H+.
(4)氨是最重要的化工产品之一.合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g).
有关化学反应的能量变化如图2所示,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+161.1kJ•mol-1.
(5)CO对合成氨的催化剂有毒害作用,常用乙酸二氨合铜溶液来吸收原料气中CO,其反应原理为:
[Cu(NH3)2CH3COO](l)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH3)3]CH3COO•CO(l)△H<0.吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件是:B(填写选项编号)
A.高温、高压  B.高温、低压 C.低温、低压  D.低温、高压
(6)某温度下,向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH3和2molCO2,发生2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(l)+H2O(g)反应,该反应进行到40s时达到平衡,此时CO2的转化率为50%.图3中的曲线表示该反应在前25s内的反应进程中的NH3浓度变化.若反应延续至70s,保持其它条件不变情况下,请在图中用实线画出使用催化剂时该反应从开始至平衡时的曲线.

分析 锌精矿焙烧得到二氧化硫和ZnO,将ZnO加入NH3-NH4Cl溶液中,发生反应得到[Zn(NH3)4]Cl2,电解[Zn(NH3)4]Cl2溶液得到Zn,
(1)ZnO属于两性氧化物,ZnO与NaOH溶液反应生成Na2ZnO2;
(2)电解过程中析出锌的电极上[Zn(NH3)4]2+ 得电子发生还原反应;
(3)SO2可用Ba(NO3)2溶液吸收,发生氧化还原反应生成一氧化氮和硫酸钡,据此写离子方程式;
(4)由图2可知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO2(g)=CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)△H=+282KJ/mol  ②
                    H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(g)△H=-241.8KJ/mol ③
结合热化学方程式和盖斯定律可知①+②-③×3得到所需热化学方程式;
(5)依据平衡移动方向分析判断需要的条件;
(6)依据催化剂只加快反应速率不影响平衡浓度画出图象.

解答 解:(1)ZnO属于两性氧化物,ZnO与NaOH溶液反应生成偏锌酸钠和水,反应方程式为2NaOH+ZnO=Na2ZnO2+H2O,
故答案为:2NaOH+ZnO=Na2ZnO2+H2O;
(2)电解过程中析出锌的电极上[Zn(NH3)4]2+ 得电子发生还原反应,电极反应式为[Zn(NH3)4]2++2e-=Zn+4NH3↑,
故答案为:[Zn(NH3)4]2++2e-=Zn+4NH3↑;
(3)SO2可用Ba(NO3)2溶液吸收,发生氧化还原反应生成一氧化氮和硫酸钡,反应的离子方程式为3SO2+2H2O+2NO3-+3Ba2+=3BaSO4↓+2NO↑+4H+,
故答案为:3SO2+2H2O+2NO3-+3Ba2+=3BaSO4↓+2NO↑+4H+;
(4)由图2可知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-846.3KJ/mol①
                   CO2(g)=CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)△H=+282KJ/mol②
                    H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(g)△H=-241.8KJ/mol③
结合热化学方程式和盖斯定律可知①+②-③×3可得所需热化学方程式,则CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=(-846.3KJ/mol)+(+282KJ/mol  )-(-241.8KJ/mol )×3=+161.1 kJ•mol-1,所以CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+161.1 kJ•mol-1,
故答案为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+161.1 kJ•mol-1;
(5)吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,依据化学平衡[Cu(NH3)2CH3COO](l)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH3)3]CH3COO•CO(l);△H<0,反应是气体体积减小的放热反应,平衡逆向进行是再生的原理,再生的适宜条件是高温低压,
故答案为:B;
(6)若反应延续至70s,保持其它条件不变情况下,使用催化剂时,改变反应速率,不改变化学平衡,曲线的转折点在横坐标40之前,纵坐标必需在20的线上,该反应的进程曲线为如图所示:,
故答案为:.

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用,为高频考点,题目难度中等,涉及热化学方程式书写、化学平衡影响因素、平衡计算、电解等,把握相关反应原理为解答的关键,侧重分析与应用能力的综合考查.

练习册系列答案
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①若起始时向容器内放入2mol N2和6mol H2,达平衡后放出的热量为Q,则Q<184.8kJ(填“>”、“<”或“=”).
②已知:
1mol N-H键断裂吸收的能量为391kJ.
③某温度下,把10mol N2与28mol H2置于容积为10L的密闭容器内,10min时反应达到平衡状态,测得氮气的平衡转化率为60%,则10min内该反应的平均速率v(H2)=0.18mol•L-1•min-1,该温度下反应的平衡常数K=3.6.欲增大氮气的平衡转化率,可采取的措施有增大压强、增加氢气的浓度、移走氨气、降温等(写一种措施即可).
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温度/℃
时间/min
010204050
T11.20.90.70.40.4
T21.20.80.56…0.5
①温度为T1℃时,0~20min内,v(CH4)=0.0125mol/(L.s).
②T1<T2(填“>”或“<”,下空同);△H<0,判断理由是升高温度,NO2的物质的量增大,平衡逆向移动,正反应为放热反应.
③反应CH4(g)+2NO2(g)?N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的平衡常数表达式K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2})×{c}^{2}({H}_{2}O)}{c(C{H}_{4})×{c}^{2}(N{O}_{2})}$,温度为T1℃时,K的值为6.4.
④温度为T2℃时,达平衡后,再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2,达新平衡时CH4的转化率将减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
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①a点与c点相比,c (NO2)更大的是c,体系温度更低的是a.
②d点,v正(NO2)>v逆(NO2)(填“>”、“<”或“=”).
③下列说法能说明透光率不再发生改变的有ad.
a.气体颜色不再改变               b.△H不再改变
c.v正(N2O4)=2v逆(NO2)         d.N2O4的转化率不再改变.

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