题目内容

如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图,下列说法不正确的是(  )
A.该装置将化学能转化为电能
B.催化剂b表面O2发生还原反应,其附近酸性增强
C.催化剂a表面的反应是:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
D.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8:15
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A.该装置没有外加电源,是一个原电池,把化学能转化为电能,故A正确;
B.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B错误;
C.催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸,电极方程为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,故C正确;
D.催化剂a处的反应为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
   催化剂b处的反应为:
1
2
O2+2H++2e-=H2O
 总方程为:SO2+H2O+
1
2
O2=H2SO4
 设加入的SO2为xg,H2O为yg.
则生成硫酸的质量为:
xg×98g/mol
64g/mol

水的质量变化为:y-
xg×18g/mol
64g/mol

根据二者的比值为49%,可以求得
x
y
=
8
15
,故D正确;
故选B.
练习册系列答案
相关题目
二氧化硫和氮氧化物(NOx)对大气污染日趋严重,研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题,目前有很多种方法消除大气污染.

(1)可利用甲烷催化还原NOx的方法处理NOx,反应如下:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ?mol-1
则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=
-867 kJ/mol
-867 kJ/mol

(2)汽车尾气中的主要污染物有CO、NOx、碳氢化合物等,降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g);△H<0.
生成无毒物质,减少汽车尾气污染.若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,15分钟后达到平衡,反应过程中各物质的浓度变化如图1所示,则
①前15s内的平均反应速率v (N2)=
0.013 mol/(L?s)
0.013 mol/(L?s)
(小数点保留3位);
②该反应平衡常数K=
0.035
0.035
(小数点保留3位);
③若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将
不移动
不移动
移动(填“向左”、“向右”或“不”);20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图1所示的变化,则改变的条件可能是
b
b
(填序号);
a  加入催化剂   b  降低温度   c  缩小容器体积   d  增加CO2的量
④该可逆反应△S
0(填“>”、“<”或“=”),在
低温
低温
(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行.
(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图2所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.下列说法错误的是
B
B

A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高
(4)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下将SO2转化为SO42- 而实现对SO2的处理目的.其中Fe3+的最外层电子排布式为
3s23p63d5
3s23p63d5
;SO2的VSEPR模型名称为
平面三角形
平面三角形
;与SO2互为等电子体的离子有
NO2-
NO2-

(5)N2O5是重要的硝化剂和氧化剂,可用电解法制备N2O5,如图3所示,N2O5在电解池的
阳极
阳极
(填“阳极”或“阴极”)区生成,其电极反应式为
N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+
N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+
利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤.T℃时反应2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)过程中的能量变化如图所示,回答下列问题.
(1)写出该反应的热化学方程式(用E1、E2或E3表示,下同)
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-E3kJ/mol 或△H=-(E2-E1)kJ/mol
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-E3kJ/mol 或△H=-(E2-E1)kJ/mol

(2)T℃时将3mol SO2和1mol O2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中,发生反应.2min时反应达到平衡,此时测得反应物O2还剩余0.1mol,则达到平衡时SO2的转化率为
60%
60%
,反应
放出
放出
(填“放出”或“吸收”)
0.9E3
0.9E3
热量.(用E1、E2或E3表示)
(3)下列叙述能证明该反应已达化学平衡状态的是
①②④
①②④
(填序号)
①SO2的体积分数不再发生变化    ②容器内压强不再发生变化   ③容器内气体原子总数不再发生变化   ④相同时间内消耗2n mol SO2的同时生成n mol O2   ⑤相同时间内消耗2n mol SO2的同时生成2n mol SO3
(4)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1、E2和E3的变化是:E1
减小
减小
,E2
减小
减小
,E3
不变
不变
(填“增大”“减小”或“不变”).
(5)若以如图所示装置,用电化学原理生产硫酸,将SO2、O2以一定压强喷到活性电极上反应.写出两电极的电极反应式:
+:O2+4e-+4H+═2H2O
-:SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+
+:O2+4e-+4H+═2H2O
-:SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+
,为稳定持续生产,硫酸溶液的浓度应维持不变,则通入SO2和水的质量比为
16:29
16:29

(6)SOCl2是一种无色液体,可与碳共同构成锂电池的正极材料,且其放电时也有SO2气体产生.写出SOCl2在电池中放电时的电极反应式
2SOCl2+4e-═S+SO2↑+4Cl-
2SOCl2+4e-═S+SO2↑+4Cl-

下表是工业上除去燃煤烟气中二氧化硫的3种方法.
方法1 用氨水将SO2转化为(NH42SO3,再氧化成(NH42SO4
方法2 用活性炭吸附法处理SO2
方法3 用Na2SO4溶液吸收SO2,再进行电解得到S单质
(1)方法1中,氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应为:2NH3?H2O+SO2═(NH42SO3+H2O
下列措施一定能提高除去燃煤烟气中SO2速率的是
 
(填字母).
a.增大氨水浓度    b.升高反应温度    c.氨水以雾状与烟气混合接触
(2)方法2中,当含SO2的废气与O2被活性炭吸附时,发生反应:
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H<O
为研究此反应,将SO2和O2放入容积固定的密闭容器中,一定条件下反应物浓度随时间变化如下表:
t(min)
浓度(mol?L-1
0min 1min 2min 3min 4min 5min 6min
c(SO2 0.054 0.034 0.018 0.010 0.008 0.006 0.006
c(O2 0.032 0.022 0.014 0.010 0.009 0.008 0.008
①反应2min内的平均反应速率v(SO3)=
 
;该条件下,此反应化学平衡常数K的值为
 

②上述条件(称为条件A)下,SO2的浓度随时间变化的曲线,如图1曲线所示.与条件A相比,条件B仅降低温度,条件C仅改用高效催化剂,请在图1中分别绘出条件B、条件C时,SO2浓度随时间变化的两条曲线.
(3)方法3中,用惰性电极电解的装置如图2.电解总反应为:H2SO3
 通电 
.
 
O2↑+S↓+H2O
 ①该电解池阳极的电极反应式为
 
,硫单质将在
 
得到(填“阴极”或“阳极”).
②若电解效率=实际产量/理论产量×100%,当电解吸收了池外电路通过2.00×10-2mol的电子时,收集到硫单质0.144g,则电解效率为
 

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