【题目】SO2是一种大气污染物,但它在化工和食品工业上却有广泛应用。某兴趣小组同学对SO2的实验室制备和性质实验进行研究。
(1)甲同学按照教材实验要求设计如图所示装置制取SO2
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①本实验中铜与浓硫酸反应的化学方程式是 ______,铜丝可抽动的优点是_______。
②实验结束后,甲同学观察到试管底部出现黑色和灰白色固体,且溶液颜色发黑。甲同学认为灰白色沉淀应是生成的白色CuSO4夹杂少许黑色固体的混合物,其中CuSO4以白色固体形式存在体现了浓硫酸的________性。
③乙同学认为该实验设计存在问题,请从实验安全和环保角度分析,该实验中可能存在的问题是________。
(2)兴趣小组查阅相关资料,经过综合分析讨论,重新设计实验如下(加热装置略):
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实验记录 A 中现象如下:
序号 | 反应温度/℃ | 实验现象 |
1 | 134 | 开始出现黑色絮状物,产生后下沉,无气体产生 |
2 | 158 | 黑色固体产生的同时,有气体生成 |
3 | 180 | 气体放出的速度更快,试管内溶液为黑色浑浊 |
4 | 260 | 有大量气体产生,溶液变为蓝色,试管底部产生灰白色固体,品红溶液褪色 |
5 | 300 | 同上 |
查阅资料得知: 产物中的黑色和灰白色固体物质主要成分为 CuS、Cu2S 和 CuSO4,其中CuS 和 Cu2S为黑色固体,常温下都不溶于稀盐酸,在空气中灼烧均转化为CuO和SO2。
①实验中盛装浓硫酸的仪器名称为 ____________。
②实验记录表明__________对实验结果有影响,为了得到预期实验现象,在操作上应该____________。
③装置C 中发生反应的离子方程式是 ___________________。
④将水洗处理后的黑色固体烘干后,测定灼烧前后的质量变化,可以进一步确定黑色固体中是否一定含有 CuS其原理为__________(结合化学方程式解释)。
【题目】研究高效催化剂是解决汽车尾气中的 NO 和 CO 对大气污染的重要途径。
(1)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5 kJ/mol
C(s)+
O2(g)= CO(g) △H2= -110.5 kJ/mol
N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H3= +180.0 kJ/mol
则汽车尾气的催化转化反应 2NO(g)+ 2CO(g)=N2(g)+ 2CO2(g)的△H =_______kJ/mol。
(2)400℃时,在分别装有催化剂 A 和 B 的两个容积为 2 L 的刚性密闭容器中,各充入物质的量均为nmol的NO和CO发生上述反应。通过测定容器内总压强随时间变化来探究催化剂对反应速率的影响,数据如下表:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | ∞ |
A容器内压强/kPa | 75.0 | 70.0 | 65.0 | 60.0 | 60.0 |
B容器内压强/kPa | 75.0 | 71.0 | 68.0 | 66.0 | 60.0 |
①由上表可以判断催化剂 __________(填“A”或“B”) 的效果更好。
②容器中CO 的平衡转化率为 __________。400℃时,用压强表示的平衡常数Kp__________(kPa)-1 (保留两位小数)。
③汽车尾气排气管中使用催化剂可以提高污染物转化率,其原因是 __________。
(3)为研究气缸中NO的生成, 在体积可变的恒压密闭容器中,高温下充入物质的量均为 1mol 的氮气和氧气,发生反应 N2(g)+ O2(g)2NO(g)。
①下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是_________(填序号)。
A.2v正(O2)= v逆(NO) B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.c(N2):c(O2)=l D.容器内温度不变
②为减小平衡混合气中 NO 的体积分数, 可采取的措施是 ___________。
(4)对于气缸中N的生成,化学家提出了如下反应历程:
第一步 O22O 慢反应
第二步 O+N2NO+N 较快平衡
第三步 N+O2NO+O 快速平衡
下列说法错误的是_______(填标号)。
A.第一步反应不从N2分解开始,是因为N2比O2稳定
B.N、O 原子均为该反应的催化剂
C.三步反应中第一步反应活化能最大
D.三步反应的速率都随温度升高而增大