题目内容
9.锌及其化合物用途广泛.火法炼锌以闪锌矿(主要成分是ZnS)为主要原料,涉及的主要反应有:2ZnS(s)+3O2(g)═2ZnO(s)+2SO2(g)△H1=-930kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2=-221kJ•mol-1
ZnO(s)+CO(g)═Zn(g)+CO2(g)△H3=198kJ•mol-1
(1)反应ZnS(s)+C(s)+2O2(g)═Zn(g)+CO2(g)+SO2(g)的△H4=-377.5kJ•mol-1.
(2)反应中生成的CO2与NH3混合,在一定条件下反应合成尿素:2NH3(g)+CO2(g)$\stackrel{一定条件}{?}$CO(NH2)2(s)+H2O(g)
△H<0,若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行,判断反应达到平衡状态的标志是bd.
a.CO2与H2O(g)浓度相等 b.容器中气体的压强不再改变
c.2v(NH3)正=v(H2O)逆 d.容器中混合气体的密度不再改变
若想提高氨气的转化率,可以采取的措施有增大压强,适当降低温度等 (写出两条)
(3)硫酸锌可广泛用作印染媒染剂和木材防腐剂.ZnSO4受热分解过程中各物质物质的量随温度变化关系如图1所示.
①700℃~980℃时发生反应中生成物质二氧化硫、ZnO和氧气,如该反应在2L密闭容器内进行,10min时,测得生成的氧气的物质的量为0.3mol,则这段时间二氧化硫的生成速率为0.03mol/(L.min)
②硫酸锌分解生成的SO2经图2中的循环可得到H2SO4.循环中电解过程阳极反应式是Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+.
分析 (1)①2ZnS(s)+3O2(g)═2ZnO(s)+2SO2(g)△H1=-930kJ•mol-1
②2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2=-221kJ•mol-1
③ZnO(s)+CO(g)═Zn(g)+CO2(g)△H3=198kJ•mol-1
将方程式$\frac{①+②}{2}$+③得ZnS(s)+C(s)+2O2(g)═Zn(g)+CO2(g)+SO2(g),焓变进行相应的改变;
(2)反应前后改变的物理量不变时,可逆反应达到平衡状态;若想提高氨气的转化率,平衡正向进行;
(3)①700℃~980℃时发生反应时,根据图知,生成ZnO、氧气和B,根据元素守恒知,B中含有S元素,因为生成氧气失电子,则S元素应该得电子发生还原反应,所以B应该是SO2,根据反应物和生成物及反应条件书写方程式,计算氧气的费用速率,结合化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算二氧化硫速率;
②电解硫酸锰时,生成二氧化锰和硫酸,阳极上失电子发生氧化反应.
解答 解:(1)①2ZnS(s)+3O2(g)═2ZnO(s)+2SO2(g)△H1=-930kJ•mol-1
②2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2=-221kJ•mol-1
③ZnO(s)+CO(g)═Zn(g)+CO2(g)△H3=198kJ•mol-1
将方程式$\frac{①+②}{2}$+③得ZnS(s)+C(s)+2O2(g)═Zn(g)+CO2(g)+SO2(g),△H4=$\frac{(-930-221)KJ/mol}{2}$+198kJ/mol=-377.5kJ/mol;
故答案为:-377.5;
(2)2NH3(g)+CO2(g)$\stackrel{一定条件}{?}$CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H<0,反应是气体体积减小的放热反应,
a.CO2与H2O(g)浓度相等,正逆反应速率不一定相等,所以不一定达到平衡状态,故a错误;
b.该反应前后气体物质的量减少,当容器中气体的压强不再改变时正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故b正确;
c.当v(NH3)正=2v(H2O)逆时该反应达到平衡状态,所以当2v(NH3)正=v(H2O)逆时该反应没有达到平衡状态,故c错误;
d.反应前后问题密度改变,所以当容器中混合气体的密度不再改变时该反应达到平衡状态,故d正确;
反应是气体体积减小的放热反应,若想提高氨气的转化率,可以采取的措施有增大压强、降低温度等是平衡正向进行,
故答案为:bd;增大压强,适当降低温度等;
(3)①700℃~980℃时发生反应时,根据图知,生成ZnO、氧气和B,根据元素守恒知,B中含有S元素,因为生成氧气失电子,则S元素应该得电子发生还原反应,所以B应该是SO2,根据反应物和生成物及反应条件书写方程式为2ZnSO4$\frac{\underline{\;700-980℃\;}}{\;}$2ZnO+2SO2↑+O2↑,如该反应在2L密闭容器内进行,10min时,测得生成的氧气的物质的量为0.3mol,V(O2)=$\frac{\frac{0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/L•min,反应速率之比等于化学方程式计量数之比,V(SO2)=2V(O2)=0.03mol/(L.min),
故答案为:0.03mol/(L.min);
②电解硫酸锰时,生成二氧化锰和硫酸,阳极上失电子发生氧化反应,电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+,
故答案为:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+.
点评 本题考查电解原理、化学平衡状态判断、盖斯定律等知识点,侧重考查学生分析判断及计算能力,为高频考点,只有反应前后改变的物理量才能作为平衡状态判断依据,难点是电极反应式的书写,题目难度中等.
| A. | 分子式为C3H3N2 | |
| B. | 分子中含有一种非极性键和两种极性键 | |
| C. | 可以发生取代、加成、氧化反应 | |
| D. | 一氯取代物的同分异构体共有5种 |
| A. | ${\;}_{1}^{1}$H和${\;}_{1}^{3}$H | B. | O2和O3 | C. | 正丁烷和异丁烷 | D. | 乙烯和丙烯 |
| A. | 1mol | B. | 1.5mol | C. | 2mol | D. | 2.5mol |
| A. | 稳定性:NH3<PH3<AsH3 | B. | 离子半径:阴离子>阳离子 | ||
| C. | 熔沸点:离子化合物>共价化合物 | D. | 酸性:H2SO4>H3PO4>H2SiO3 |
| A. | 将乙醛滴入银氨溶液中,加热煮沸制银镜 | |
| B. | 苯与溴水反应制取溴苯 | |
| C. | 向少量苯酚稀溶液中逐滴加入饱和溴水,边加边振荡,观察沉淀 | |
| D. | 1mol•L-1CuSO4溶液2mL和0.5mol•L-1NaOH溶液4mL混合后加入40%的乙醛溶液0.5mL,加热煮沸观察沉淀的颜色 |
| A. | C8H12 | B. | C10H16 | C. | C12H22 | D. | C14H22 |
| A. | 甲烷分子中的两个氢原子被两个氯原子取代后,可以形成两种不同结构的有机物 | |
| B. | 乙烯完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为1:2 | |
| C. | 苯中碳碳键的键长均相等,证明苯中不存在单双键交替的结构 | |
| D. | 金属钠与乙醇反应时,金属钠在乙醇表面四处游动 |