【題目】CO、SO2是常見的大氣污染物,應用化學原理變廢為寶,意義重大。

(1)COSO2用鋁礬土作催化劑、475 ℃條件下反應生成CO2和硫蒸氣,該反應可用于從煙道氣中回收硫,反應過程中各組分的物質的量與反應時間的關系如圖所示,該反應的化學方程式為________。

(2)利用CO可以合成新能源物質——甲醇。其原理為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。在壓強分別為p1、p2,體積均為V L的兩個容器中充入a mol CO、2a mol H2,在催化劑作用下反應生成甲醇,平衡時轉化率與溫度、壓強的關系有下表數(shù)據(jù):

50

100

200

300

400

p1

0.65

0.50

0.40

0.32

0.24

p2

0.80

0.70

0.65

0.50

0.41

ΔH________0,p1________p2。(填“>”“<”或“=”)。

②壓強為p2,溫度為300 ℃時,該反應的平衡常數(shù)K________。

③壓強為p1,溫度為100 ℃時,達到平衡后,繼續(xù)向其中通入0.5a mol CO、a mol H20.5a mol CH3OH,則平衡時CH3OH的體積分數(shù)________(填“增大”“減小”或“不變”)。

④下列說法正確的是________。

a.當n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)=121時,可逆反應達到平衡狀態(tài)

b.平衡后向體積為V L的容器內繼續(xù)充入He,平衡不移動

c.使用新型催化劑,可提高CO的平衡轉化率

(3)MnO2懸濁液、NaOH溶液都是SO2氣體常用的吸收劑。

①已知MnO2SO2MnSO4,吸收SO2的裝置如圖所示。反應過程中,為使SO2盡可能轉化完全,可采取的合理措施有___________、__________。

②將標準狀況下4.48 L SO2氣體緩緩通入100 mL 3 mol·L1 NaOH溶液中,充分反應后c(Na)=___ (填幾種粒子濃度之和)。

③、谥兴萌芤10 mL,加水稀釋成1 L,向其中加入CaCl2固體至有沉淀CaSO3(Ksp3.1×107)生成,則所加CaCl2固體的質量為_____mg。

【答案】4CO2SO24CO2S2 增大 b 緩慢通入SO2 控制合適的溫度 1.5[c(SO32)+c(HSO3)+c(H2SO3)] 3.441

【解析】

(1)結合題中所給圖像可知反應物、生成物的變化量,040min,兩種反應物的變化量分別為2mol、1mol,兩種生成物的變化量分別為2mol、0.5mol,反應物CO中的C為+2價,生成物CO2中的C為+4價,而反應物SO2中的S為+4價,生成物硫蒸氣中的S0價,根據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒,以及反應物、生成物的變化量之比等于化學計量數(shù)之比,推斷出硫蒸氣的化學式為S2,該方程式為4CO2SO24CO2S2;

(2)①當壓強一定時,溫度越高,反應物的轉化率越低,故該反應為放熱反應,ΔH0,由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的方程式可知,該反應為反應前后氣體分子數(shù)減小的反應,壓強越大,轉化率越高,故p1p2;

②壓強為p2,溫度為300 ℃時,平衡時轉化率為0.50,可知平衡時:c(CO)=0.5a/VmolL-1、c(H2)=a/VmolL-1、c(CH3OH)=0.5a/VmolL-1,該反應的平衡常數(shù)Kc(CH3OH)/c2(H2)c(CO)=;

③壓強為p1,溫度為100 ℃時,達到平衡后,平衡時轉化率為0.50CO、H2、CH3OH的物質的量分別為0.5a mol、a mol、0.5a mol,繼續(xù)向其中通入0.5a mol CO、a mol H2、0.5a mol CH3OH,各物質的濃度加倍,等效于體積壓縮一半,平衡正向移動,CH3OH的體積分數(shù)增大;

a.沒有說明溫度壓強,當n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)=121時,不能排判斷該反應達到平衡,a錯誤;

b.平衡后向體積為V L的容器內繼續(xù)充入He,反應物、生成物的濃度沒有改變,平衡不移動,b正確;

c.使用新型催化劑,可提高反應速率,但是不能提高CO的平衡轉化率,c錯誤;

答案選b。

(3)①反應過程中,為使SO2盡可能轉化完全,可采取緩慢通入SO2,增大SO2MnO2的接觸時間,另外也可以降低溫度,因為溫度越高,氣體在溶液中的溶解度越;

n(Na+)=0.3mol,n(SO32-)+n(HSO3)+n(H2SO3)=0.2mol,故根據(jù)物料守恒c(Na+)=1.5[c(SO32)+c(HSO3)+c(H2SO3)];

0.2mol SO20.3mol NaOH反應生成0.1molNa2SO3、0.1molNaHSO3,此時c(SO32)=0.1mol/0.1L=1molL-1,取該溶液溶液10 mL,加水稀釋成1 L,稀釋后c(SO32)=0.01 mol L-1,c(SO32) c(Ca2+)=0.01c(Ca2+)=3.1×107,c(Ca2+)=3.1×105 molL-1,m(CaCl2)= 3.1×105 molL-1 1L 111gL-1 1000mgg-1=3.441 mg。

練習冊系列答案
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C2H2______________

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①酸性介質

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CH3OH 1CH3OH6e+8OH = 1CO32+ 6 H2O

C2H5OH ___________

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