工業(yè)制硫酸時(shí),利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是一個(gè)關(guān)鍵的步驟.
(1)某溫度下,SO2(g)+
12
O2(g)?SO3(g);△H=-98kJ?mol-1.開始時(shí)在100L的密閉容器中加入4.0mol SO2(g)和10.0molO2(g),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196kJ,該溫度下平衡常數(shù)K=
3.33
3.33

(2)一定條件下,向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO2和1mol O2,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),達(dá)平衡后改變下述條件,SO2、O2、SO3氣體平衡濃度都比原來增大的是
AD
AD
(填字母).
A.保持溫度和容器不變,充入2molSO3
B.保持溫度和容器體積不變,充入2molN2
C.保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,充入1molSO3
D.移動(dòng)活塞壓縮氣體
E.升高溫度
(3)下列關(guān)于2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)反應(yīng)的圖象中,不正確的是
C
C


(4)同學(xué)們學(xué)習(xí)了電化學(xué)知識(shí)后大家提出,可以用電解的方法來生產(chǎn)硫酸,可避免產(chǎn)生酸雨,污染環(huán)境.于是大家設(shè)計(jì)了一個(gè)以鉑為電極,兩極分別通入SO2和空氣,酸性電解液來實(shí)現(xiàn)電解生產(chǎn)硫酸.
①陽極的電極反應(yīng)為
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

②若電解液為2L 0.025mol?L-1的硫酸溶液,當(dāng)電解過程共轉(zhuǎn)移了0.1mol電子時(shí),理論上消耗SO2的體積為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為
1.12L
1.12L
,此溶液的pH=
1
1
 (忽略溶液體積變化).
③設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)的想法得到了老師的充分肯定,但與工業(yè)上生產(chǎn)硫酸相比還是有很多不足,請(qǐng)對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)
耗費(fèi)大量的電能,不經(jīng)濟(jì),產(chǎn)率低,不能大規(guī)模生成
耗費(fèi)大量的電能,不經(jīng)濟(jì),產(chǎn)率低,不能大規(guī)模生成
(寫出一點(diǎn)即可).
分析:(1)根據(jù)反應(yīng)熱計(jì)算參加反應(yīng)的二氧化硫的物質(zhì)的量,利用三段式法計(jì)算平衡濃度,根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算;
(2)根據(jù)平衡移動(dòng)的方向判斷;
(3)升高溫度,加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短,逆反應(yīng)速率增大更多,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),三氧化硫的含量降低;增大壓強(qiáng),加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短,正反應(yīng)速率增大更多,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),三氧化硫的含量增大,據(jù)此結(jié)合圖象判斷;
(4)①電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng),SO2被氧化生成SO42-
②電池的總反應(yīng)式為:2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移計(jì)算二氧化硫的物質(zhì)的量,再根據(jù)V=nVm計(jì)算其體積;計(jì)算生成的硫酸物質(zhì)的量,繼而計(jì)算溶液中氫離子濃度,再根據(jù)pH=-lgc(H+)計(jì)算;
③耗費(fèi)電離的電能,產(chǎn)率低,不能大規(guī)模生成.
解答:解:(1)在100L的密閉容器中加入4.0mol SO2(g)和10.0molO2(g),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196kJ,則消耗SO2為2mol,
       SO2(g)+
1
2
O2(g)?SO3(g);
起始:4mol     10mol      0
轉(zhuǎn)化:2mol     1mol       2mol           
平衡:2mol     9mol       2mol           
則平衡時(shí):c(SO2)=0.02mol/L,c(O2)=0.09mol/L,c(SO3)=0.02mol/L,
所以k=
0.02
0.02×
0.09
=3.33,
故答案為:3.33;
(2)A.保持溫度和容器體積不變,充入2mol SO3,平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng),則SO2、O2、SO3氣體平衡濃度都比原來增大,故A正確;
B.保持溫度和容器體積不變,充入2mol N2,對(duì)平衡移動(dòng)沒有影響,各物質(zhì)的濃度不變,故B錯(cuò)誤;
C.保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,充入1mol SO3,處于等效平衡狀態(tài),濃度不變,故C錯(cuò)誤;
D.移動(dòng)活塞壓縮氣體,體積減小,各物質(zhì)的濃度都增大,故D正確;
E.升高溫度,平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng),SO3的濃度減小,故E錯(cuò)誤.
故答案為:AD;
(3)A.升高溫度,逆反應(yīng)速率增大更多,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),圖象與實(shí)際符合,故A正確;
B.升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),三氧化硫的含量降低,圖象與實(shí)際符合,故B正確;
C.升高溫度,加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短,逆反應(yīng)速率增大更多,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),三氧化硫的含量降低,圖象與實(shí)際不符,故C錯(cuò)誤;
D.增大壓強(qiáng),加快反應(yīng)速率到達(dá)平均的時(shí)間縮短,正反應(yīng)速率增大更多,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),三氧化硫的含量增大,圖象與實(shí)際符合,故D正確;
故答案為:C;
(4)①電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng),SO2被氧化生成SO42-,陽極電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,
故答案為:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;    
②電池的總反應(yīng)式為:2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,0.1mol電子消耗SO2的物質(zhì)的量=
0.1mol
6-4
=0.05mol,消耗SO2的體積為0.05mol×22.4L/mol=1.12L;
生成硫酸物質(zhì)的量為0.05mol,故溶液c(H+)=0.025mol/L×2+
0.05mol×2
2L
=0.1mol/L,故pH=-lgc(H+)=1,
故答案為:1.12L;1;
③耗費(fèi)大量的電能,不經(jīng)濟(jì),產(chǎn)率低,不能大規(guī)模生成,故答案為:耗費(fèi)大量的電能,不經(jīng)濟(jì),產(chǎn)率低,不能大規(guī)模生成.
點(diǎn)評(píng):本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素、平衡圖象、電解原理與計(jì)算等,難度中等,是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查,注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO32、Al2O3和Fe2O3等,回收其中鎂的工藝流程如下:

沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2
pH 3.4 5.2 12.4
部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見上表,請(qǐng)回答下列問題:
(1)“浸出”步驟中,為提高鎂的浸出率,該工業(yè)流程中采取的措施是
研磨固體廢料
研磨固體廢料
,你認(rèn)為還可以采取的措施有
增大硫酸濃度
增大硫酸濃度
、
加熱升高溫度、邊加硫酸邊攪研拌
加熱升高溫度、邊加硫酸邊攪研拌
(寫出兩條).
(2)以MgCO3和MgSiO3為例,寫出“浸出”步驟發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:
MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O
MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O
MgSiO3+2H+=Mg2++H2SiO3
MgSiO3+2H+=Mg2++H2SiO3

(3)第一次加NaOH溶液調(diào)整pH到5.5的目的是
使Fe3+、Al3+全部轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀與Mg2+分離
使Fe3+、Al3+全部轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀與Mg2+分離
,控制pH的方法是
通過pH計(jì)控制溶液的pH
通過pH計(jì)控制溶液的pH
,濾渣I的主要成分有
Fe(OH)3、Al(OH)3
Fe(OH)3、Al(OH)3

(4)在實(shí)驗(yàn)室中從Mg(OH)2獲得無水MgCl2的操作如下:把Mg(OH)2溶解在過量的
鹽酸
鹽酸
(填寫試劑的名稱)中;加熱濃縮,冷卻結(jié)晶,
過濾
過濾
洗滌
洗滌
(填操作名稱)可得到MgCl2?6H2O;
在干燥的HCl氣流中加熱脫水
在干燥的HCl氣流中加熱脫水
(填寫具體操作),即可得到無水的MgCl2
(5)Mg(ClO32在農(nóng)業(yè)上可用作脫葉劑、催熟劑,可采用復(fù)分解反應(yīng)制備:
MgCl2+2NaClO3═Mg(ClO32+2NaCl已知四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如圖所示:將反應(yīng)物按化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)量數(shù)比混合制備Mg(ClO32.簡述可制備Mg(ClO32的原因:
該反應(yīng)的生成物為Mg(ClO22和NaCl的混合溶液,NaCl的溶解度隨溫度變化不大,Mg(ClO22的溶解度隨溫度升高而升高,利用兩物質(zhì)的溶解度差異,通過加熱蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾,將Mg(ClO22與NaCl分離,制得Mg(ClO22;
該反應(yīng)的生成物為Mg(ClO22和NaCl的混合溶液,NaCl的溶解度隨溫度變化不大,Mg(ClO22的溶解度隨溫度升高而升高,利用兩物質(zhì)的溶解度差異,通過加熱蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾,將Mg(ClO22與NaCl分離,制得Mg(ClO22;

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2012?長寧區(qū)一模)Ⅰ.工業(yè)上電解飽和食鹽能制取多種化工原料,其中部分原料可用于制備多晶硅.
(1)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等雜質(zhì),必須精制后才能供電解使用.精制時(shí),粗鹽溶于水過濾后,還要加入的試劑分別為①Na2CO3、②HCl(鹽酸)③BaCl2,這3種試劑添加的合理順序是
③①②
③①②
(填序號(hào))洗滌除去NaCl晶體表面附帶的少量KCl,選用的試劑為
.(填序號(hào))(①飽和Na2CO3溶液  ②飽和K2CO3溶液  ③75%乙醇、芩穆然迹
(2)如圖是離子交換膜(允許鈉離子通過,不允許氫氧根與氯離子通過)法電解飽和食鹽水示意圖,電解槽陽極產(chǎn)生的氣體是
氯氣
氯氣
;NaOH溶液的出口為
a
a
(填字母);精制飽和食鹽水的進(jìn)口為
d
d
(填字母);干燥塔中應(yīng)使用的液體是
濃硫酸
濃硫酸


Ⅱ.多晶硅主要采用SiHCl3還原工藝生產(chǎn),其副產(chǎn)物SiCl4的綜合利用受到廣泛關(guān)注.
(1)SiCl4可制氣相白炭黑(與光導(dǎo)纖維主要原料相同),方法為高溫下SiCl4與H2和O2反應(yīng),產(chǎn)物有兩種,化學(xué)方程式為
SiCl4+2H2+O2
 高溫 
.
 
SiO2+4HCl
SiCl4+2H2+O2
 高溫 
.
 
SiO2+4HCl

(2)SiCl4可轉(zhuǎn)化為SiHCl3而循環(huán)使用.一定條件下,在20L恒容密閉容器中的反應(yīng):
3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)?4SiHCl3(g)
達(dá)平衡后,H2與SiHCl3物質(zhì)的量濃度分別為0.140mol/L和0.020mol/L,若H2全部來源于離子交換膜法的電解產(chǎn)物,理論上需消耗純NaCl的質(zhì)量為
0.351
0.351
kg.
(3)實(shí)驗(yàn)室制備H2和Cl2通常采用下列反應(yīng):
Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑;MnO2+4HCl(濃)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
據(jù)此,從下列所給儀器裝置中選擇制備并收集H2的裝置
e
e
(填代號(hào))和制備并收集干燥、純凈Cl2的裝置
d
d
(填代號(hào)).
可選用制備氣體的裝置:

(4)采用無膜電解槽電解飽和食鹽水,可制取氯酸鈉,同時(shí)生成氫氣,現(xiàn)制得氯酸鈉213.0kg,則生成氫氣
134.4
134.4
m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況).(忽略可能存在的其他反應(yīng))
某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO32、Al2O3和Fe2O3等,回收其中鎂的工藝流程如下:

沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2
PH 3.2 5.2 12.4
Ⅲ.部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見上表,請(qǐng)回答下列問題:
(1)“浸出”步驟中,為提高鎂的浸出率,可采取的措施有
適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、增加浸出時(shí)間
適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、增加浸出時(shí)間
(要求寫出兩條).
(2)濾渣I的主要成分是
Fe(OH)3、Al(OH)3
Fe(OH)3、Al(OH)3

Mg(ClO32在農(nóng)業(yè)上可用作脫葉劑、催熟劑,可采用復(fù)分解反應(yīng)制備:
MgCl2+2NaClO3→Mg(ClO32+2NaCl
已知四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如圖所示:

(3)將反應(yīng)物按化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)量數(shù)比混合制備Mg(ClO32.簡述可制備Mg(ClO32的原因:
在某一溫度時(shí),NaCl最先達(dá)到飽和析出;Mg(ClO32的溶解度隨溫度變化的最大,NaCl的溶解度與其他物質(zhì)的溶解度有一定的差別;
在某一溫度時(shí),NaCl最先達(dá)到飽和析出;Mg(ClO32的溶解度隨溫度變化的最大,NaCl的溶解度與其他物質(zhì)的溶解度有一定的差別;

(4)按題(3)中條件進(jìn)行制備實(shí)驗(yàn).在冷卻降溫析出Mg(ClO32過程中,常伴有NaCl析出,原因是:
降溫前,溶液中NaCl已達(dá)飽和,降低過程中,NaCl溶解度會(huì)降低,會(huì)少量析出;
降溫前,溶液中NaCl已達(dá)飽和,降低過程中,NaCl溶解度會(huì)降低,會(huì)少量析出;
.除去產(chǎn)品中該雜質(zhì)的方法是:
重結(jié)晶
重結(jié)晶

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