【題目】近年來,研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如下:

(1)反應(yīng)Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ΔH=+550 kJ·mol-1

它由兩步反應(yīng)組成:i. H2SO4(l)=SO3(g)+H2O(g) ΔH=+177 kJ·mol-1 ii. SO3(g)分解。

LL1、L2)、X可分別代表壓強和溫度。下圖表示L一定時,iiSO3(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。

X代表的物理量是_____________________。

判斷L1、L2的大小關(guān)系是______________。

(2)反應(yīng)Ⅱ:I可以作為催化劑,可能的催化過程如下。

i. SO2+4I+4H+=S↓+2I2+2H2O; ii. I2+2H2O+ SO2= SO42+4H++2I;

探究i、ii反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系,實驗如下:分別將18 mL SO2飽和溶液加入到2 mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)

序號

A

B

C

D

試劑組成

0.4 mol/L KI

a mol/LKI

0.2 mol/LH2SO4

0.2 mol/L

H2SO4

0.2 mol/L KI

0.0002 mol I2

實驗現(xiàn)象

溶液變黃,一段時間后出現(xiàn)渾濁

溶液變黃,出現(xiàn)渾濁較A

無明顯現(xiàn)象

溶液由棕褐色很快褪色,變成黃色,出現(xiàn)渾濁較A

① BA的對比實驗,則a=__________。

比較A、B、C,可得出的結(jié)論是_______________________________。

實驗表明,SO2的歧化反應(yīng)速率D>A,結(jié)合i、ii反應(yīng)速率解釋原因:___________。

3在鈉堿循環(huán)法中,Na2SO3溶液作為吸收液吸收SO2的過程中,pHnSO32-:nHSO3變化關(guān)系如下表:

n(SO32):n(HSO3

91:9

1:1

1:91

pH

8.2

7.2

6.2

當(dāng)吸收液的pH降至約為6時,需送至電解槽再生。再生示意圖如下:

上表判斷NaHSO3溶液顯__________性,用化學(xué)平衡原理解釋:_____________!

② HSO3在陽極放電的電極反應(yīng)式是______,當(dāng)陰極室中溶液pH升至8以上時,吸收液再生并循環(huán)利用。簡述再生原理________。

【答案】壓強L2 >L10.4ISO2歧化反應(yīng)的催化劑,H+單獨存在時不具有催化作用,但H+可以加快歧化反應(yīng)速率反應(yīng)iii快;D中由反應(yīng)ii產(chǎn)生的H+使反應(yīng)i加快。酸HSO3存在HSO3H++SO32HSO3+H2OH2SO3+OH,HSO3的電離程度大于水解程度。HSO3+H2O﹣2e=SO42+3H+氫離子在陰極得電子生成氫氣,溶液中氫離子濃度降低,促使HSO3電離生成SO32,且鈉離子進入陰極室,吸收液就可以再生。

【解析】

(1)由蓋斯定律得出熱化學(xué)反應(yīng)方程式2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)H=+196kJ·mol-1;

①該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng),壓強增大,平衡逆向移動,SO3的轉(zhuǎn)化率減小,X代表的物理量為壓強;

②根據(jù)①問可知L代表的物理量為溫度,該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),相同壓強時,溫度升高,平衡正向移動,SO3的轉(zhuǎn)化率增大,故L2>L1。

(2)BA的對比實驗,則其實驗條件僅有是否加入硫酸一個變量,則其中加入KI的濃度應(yīng)相同,均為0.4mol/L。

ISO2歧化反應(yīng)的催化劑,H+單獨存在時不具有催化作用,但H+可以加快歧化反應(yīng)速率;C組實驗無現(xiàn)象,說明硫酸不能催化該反應(yīng)的進行,而A、B兩組實驗僅有是否含有硫酸一個變量,而B中沉淀出現(xiàn)較A快,說明在相同條件下,酸性條件可加快反應(yīng)i的速率。

(3)①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)nSO32:nHSO3=1:91時,溶液的pH為酸性,由此可知,NaHSO3為酸性;HSO3在溶液中,會發(fā)生電離與水解作用HSO3H++SO32HSO3+H2OH2SO3+OH,HSO3的電離程度強于水解程度,故溶液呈酸性;

②根據(jù)圖中電解槽所示,HSO3在陽極放電的電極方程式為:HSO3+H2O2e=SO42+3H+;在陰極室中,H+得電子生成H2,隨著H+濃度的降低,溶液pH逐漸增大,可促使HSO3電離生成SO32,且Na+進入陰極室,吸收液得以再生。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在溫度為T時,向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 molA和1.0 molB,發(fā)生反應(yīng)A(g)+B(g)C(g),一段時間后達到平衡。測定得部分數(shù)據(jù)見下表:

t/s

0

5

15

25

35

n(A)/mol

1.0

0.85

0.81

0.80

0.80

(1)反應(yīng)前5 s的平均反應(yīng)速率v(A)=____________。

(2)溫度為T時,達到平衡后B物質(zhì)的量的濃度=________

(3)升高溫度,平衡時c(A)=0.41 mol·L-1,則反應(yīng)的ΔH_______0(填“>”或“<”)。

(4)下列措施能增大反應(yīng)速率,且平衡向正反應(yīng)方向移動是__________。

a.及時分離出A氣體 b.適當(dāng)升高溫度 c.增大B的濃度 d.選擇高效催化劑

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】 反應(yīng)A(g+3B(g2C(g+2D(g,在四種不同情況下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率

分別如下,其中反應(yīng)速率最大的是

A.v(C=0.04 mol/(L·s

B.v(B=0.06 mol/(L·min

C.v(A=0.15 mol/(L·min

D.v(D=0.01 mol/(L·s

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鋅溴液流電池是一種新型電化學(xué)儲能裝置(如下圖所示),電解液為溴化鋅水溶液,電解液在電解質(zhì)儲罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法正確的是( )

A. 充電時陰極的電極反應(yīng)式為:Br2+2e-=2Br-

B. 放電時每轉(zhuǎn)移2mol電子,負極區(qū)質(zhì)量減少65

C. 放電時左側(cè)電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度增大

D. 充電是b接電源的正極,Zn2+通過陽離子交換膜由左側(cè)流向右側(cè)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在配制Fe2(SO4)3溶液時,為了防止水解,常常往溶液中加入少量的

A.NaOHB.H2SO4C.KClD.CH3COOH

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】自然界中的許多植物中含有醛,其中有些具有特殊香味,可作為植物香料使用,例如桂皮含肉桂醛(),杏仁含苯甲醛()。下列說法錯誤的是

A. 肉桂醛能發(fā)生加成反應(yīng)、取代反應(yīng)和加聚反應(yīng)

B. 可用新制氫氧化銅懸濁液檢驗肉桂醛分子中的含氧官能團

C. 肉桂醛和苯甲醛互為同系物

D. 苯甲醛分子中所有原子可能位于同一平面內(nèi)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】有機物G()是一種重要的有機高分子材料,實驗室由有機物A制備G的一種合成路線如下:

回答下列問題:

(1)D的名稱是________B分子中含有的官能團的名稱是___________________________。

(2)A→B、B→C的反應(yīng)類型分別為_____________________、_________________________

(3)下列說法正確的是_____________________(填字母編號)。

a.A分子存在順反異構(gòu)

b.可以用NaHCO3鑒別D和F

c.E分子中最多有14個原子位于同一平面上

(4)寫出D+F→G的化學(xué)方程式________________________。

(5)H是F的同系物,其相對分子質(zhì)量比F多28,H的核磁共振氫譜有三組峰,峰面積比為3︰1︰1,則符合該條件的H的同分異構(gòu)體共有______種,寫出其中H的一種結(jié)構(gòu)簡式___________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】ClO2是一種易溶于水難溶于有機溶劑的氣體,在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛。某同學(xué)在實驗室中制取ClO2,并探究其性質(zhì);卮鹣铝袉栴}:

Ⅰ.ClO2的制備

實驗室制備ClO2的反應(yīng)原理為2NaClO2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl,裝置如下圖所示:

(1)裝置A燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________。

(2)裝置B中盛放的最佳試劑為________(填字母代號);

a.NaOH溶液  b.濃硫酸  c.飽和食鹽水  d.CCl4 e.飽和石灰水

(3)控制滴加濃鹽酸的速率,使產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^裝置D,其目的是______________________________________________________________。

Ⅱ.探究ClO2的氧化性,按下圖所示裝置進行實驗:

(4)完成下列表格中的空格:

洗氣瓶

現(xiàn)象或作用

解釋原因

X

溶液由淺綠色變成棕黃色

反應(yīng)的離子方程式為_________________

Y

溶液中出現(xiàn)淡黃色沉淀

反應(yīng)的離子方程式為______________

Z

NaOH溶液的作用是________________________

反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2NaOH + 2ClO2 = NaClO2 + NaClO3 + H2O

Ⅲ.測定水中的濃度

用碘量法測定水中ClO2濃度的實驗步驟:取100 mL的水樣加稀硫酸調(diào)節(jié)pH2~3,加入一定量的KI溶液,充分振蕩后,再加入幾滴指示劑,用2.0×104 mol/L標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液進行滴定(已知:2ClO2 + 10I- + 8H+ = 5I2 + 2Cl- + 4H2O ;2S2O32 + I2 = S4O62 + 2I )。

(5)若達到滴定終點時,消耗15.00 mL 標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液,則水樣中ClO2的濃度是 _________ mol/L。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知某溶液中只存在OH、H、NH4、Cl四種離子,某同學(xué)推測其離子濃度大小順序可能有如下四種關(guān)系:

①c(Cl)>c(NH4)>c(H)>c(OH) ②c(NH4)>c(OH)>c(Cl)>c(H)

③c(NH4)>c(Cl)>c(OH)>c(H) ④c(Cl)>c(H)>c(NH4)>c(OH)

填寫下列空白:

(1)若溶液中只溶有一種溶質(zhì),則該溶質(zhì)是______,上述四種離子濃度的大小順序為________(填序號);

(2)若四種離子的關(guān)系符合③,則溶質(zhì)為____________________________;

若四種離子的關(guān)系符合④,則溶質(zhì)為____________________________;

(3)將pH相同的NH4Cl溶液和HCl溶液稀釋相同的倍數(shù),則下面圖像正確的是________(填圖像符號);

(4)若該溶液是由體積相等的稀鹽酸和氨水混合而成,且恰好呈中性,則混合前c(HCl)________c(NH3·H2O)(填“大于”、“小于”或“等于”,下同);混合前酸中c(H)和堿中c(OH)的關(guān)系為c(H)________c(OH)。

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