摘要:理解接触氧化反应条件的选择原理.加深对化学反应速率和化学平衡知识的理解.

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(2012?许昌三模)[化学--选修2:化学与技术]硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题.
(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂,你认为厂址宜选在
C
C
的郊区.
A.风光秀丽的旅游城市             
B.消耗硫酸甚多的工业城市
C.人口稠密的文化、商业中心城市
(2)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的化学方程式:
4FeS2+11O2
 高温 
.
 
2Fe2O3+8SO2
4FeS2+11O2
 高温 
.
 
2Fe2O3+8SO2

写出接触室中的化学方程式:
2SO2+O2
催化剂
.
2SO3
2SO2+O2
催化剂
.
2SO3

(3)CuFeS2是黄铜矿的主要成分,煅烧时CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,该反应的化学方程式为
4CuFeS2+13O2
 高温 
.
 
4CuO+2Fe2O3+8SO2
4CuFeS2+13O2
 高温 
.
 
4CuO+2Fe2O3+8SO2

(4)在硫酸工业制法中,下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都是正确的是
D
D

A.黄铁矿煅烧前需要粉碎,因为大块的黄铁矿不能在空气中反应
B.从沸腾炉出来的炉气需净化,因为炉气中二氧化硫会与杂质反应
C.二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂,这样可以提高二氧化硫的转化率
D.三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收,目的是防止形成酸雾,以提高三氧化硫的吸收效率
(5)下表是压强对SO2平衡转化率的影响:
压强Mpa
转化率%
温度/℃
0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
对于SO2转化为SO3的反应,增大压强可使转化率
增大
增大
,但在实际工业生产中常采用常压条件,理由是
常压下SO2的转化率已很大
常压下SO2的转化率已很大

(6)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化见下表:
沸腾炉温度 600 620 640 660
炉渣中CuSO4质量分数/% 9.3 9.2 9.0 8.4
已知CuSO4在低于660℃时不会分解,请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因:
SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少)
SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少)
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实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求,依靠理论知识做基础。试运用所学知识,解决下列问题:

1)已知某反应的平衡表达式为:它所对应的化学反应为:_____________________________

2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:

2H2g+COgCH3OHg);ΔH=90.8 kJ/mol

2CH3OHgCH3OCH3g+H2Og);ΔH=23.5 kJ/mol

COg+ H2OgCO2g+H2g);ΔH=41.3 kJ/mol

总反应:3H2g+3COgCH3OCH3g+CO2g)的ΔH=__________

二甲醚(CH3OCH3)直接作燃料电池具有启动快,效率高等优点,若电解质为酸性,该电池的负极反应为_____________________________

3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:COg+H2Og? H2g+CO2g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

 

该反应的正反应方向是_________反应(填吸热放热),若在500时进行,设起始时COH2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:________

4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NONO2N2O4等。对反应? N2O4g 2NO2g)? H>0,在温度为T1T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是___________

AAC两点的反应速率:AC

BAC两点气体的颜色:A深,C

CBC两点的气体的平均相对分子质量:BC

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法

EAC两点的化学平衡常数:AC

5NO2可用氨水吸收生成NH4NO3 25时,将m mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,向该溶液滴加n L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将______(填正向”“逆向)移动,所滴加氨水的浓度为_______mol·L-1。(NHH2O的电离平衡常数取Kb=2X10-5 mol·L-1

6某科研单位利用原电池原理,用SO2O2来制备硫酸,装置如右图,电极为多孔的材料能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触.

溶液中H+的移动方向由______ 极到______极;(用AB表示)

B电极的电极反应式为__________________________

 

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实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求,依靠理论知识做基础。试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知某反应的平衡表达式为:它所对应的化学反应为:_____________________________
(2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH=-90.8 kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5 kJ/mol
③CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g);ΔH=-41.3 kJ/mol
总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH="__________" ,
二甲醚(CH3OCH3)直接作燃料电池具有启动快,效率高等优点,若电解质为酸性,该电池的负极反应为_____________________________。
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
 
该反应的正反应方向是_________反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:________。
(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。对反应  N2O4(g) 2NO2(g) △H>0,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是___________。

A.A、C两点的反应速率:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
E.A、C两点的化学平衡常数:A>C
(5)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25℃时,将m mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,向该溶液滴加n L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将______(填”正向”“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为_______mol·L-1。(NHH2O的电离平衡常数取Kb=2X10-5 mol·L-1
(6)某科研单位利用原电池原理,用SO2和O2来制备硫酸,装置如右图,电极为多孔的材料能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触.

①溶液中H+的移动方向由______ 极到______极;(用A、B表示)
②B电极的电极反应式为__________________________。

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