【題目】氮、硫及其化合物在工農業(yè)生產生活中有著重要作用。回答下列問題:
(1)有人設想利用CO還原SO2。已知S和CO的燃燒熱分別是296.0 kJ·mol1、283.0 kJ·mol1,請寫出CO還原SO2的生成CO2和S(s)熱化學方程式___________________________________。
(2)某科研小組研究臭氧氧化堿吸收法同時脫除SO2和NO工藝,氧化過程反應原理及反應熱、活化能數據如下:
反應Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) △H1=-200.9 kJmol1 Ea1=3.2 kJmol1
反應Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H2=-241.6 kJmol1 Ea2=58 kJmol1
已知該體系中臭氧發(fā)生分解反應:2O3(g)3O2(g)。請回答:
其它條件不變,每次向容積為2 L的反應器中充入含2.0 mol NO、2.0 mol SO2的模擬煙氣和4.0 mol O3,改變溫度,反應相同時間t后體系中NO和SO2的轉化率如圖所示:
①由圖1可知相同溫度下NO的轉化率遠高于SO2,結合題中數據分析其可能原因_______。
②下列說法正確的是________。
A.Q點一定為平衡狀態(tài)點
B.溫度高于200℃后,NO和SO2的轉化率隨溫度升高顯著下降、最后幾乎為零
C.其它條件不變,若擴大反應器的容積可提高NO和SO2的轉化率
D.臭氧氧化過程不能有效地脫除SO2,但后續(xù)步驟堿吸收可以有效脫硫
③假設100℃時P、Q均為平衡點,此時反應時間為5min,發(fā)生分解反應的臭氧占充入臭氧總量的10%,則體系中剩余O3的物質的量是________mol;SO2的平均反應速率為________;反應Ⅰ在此時的平衡常數為_______________。
(3)以連二硫酸根(S2O42-)為媒介,使用間接電化學法也可處理燃煤煙氣中的NO,裝置如圖所示:
①ab是_______離子交換膜(填“陽”或“陰”)。陰極區(qū)的電極反應式為_____________。
②若NO吸收轉化后的產物為NH4+,通電過程中吸收4.48LNO(標況下),則陽極可以產生____mol氣體。
【答案】 2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(s) ΔH=-270 kJ·mol1 反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ,相同條件下更易發(fā)生反應 BD 1.4 0.06mol/(L·min) 8 陽 2SO32+4H++2e=S2O42+2H2O 0.25
【解析】分析:(1)利用燃燒熱借助于蓋斯定律解答;
(2)①根據活化能對反應速率的影響分析;
②根據反應原理結合圖像曲線變化分析判斷;
③根據方程式結合有關概念計算;
(3)①根據電解產物結合離子的移動方向判斷;
②根據電子得失守恒計算。
詳解:(1)已知S和CO的燃燒熱分別是296.0kJ·mol-1、283.0kJ·mol-1,則
①S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-296.0kJ·mol-1
②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1
根據蓋斯定律可知②×2-①即得到CO還原SO2的熱化學方程式2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(s)ΔH=-270kJ·mol-1。
(2)①反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ,相同條件下更易發(fā)生反應,因此相同溫度下NO的轉化率遠高于SO2;
②A.隨著反應的進行,反應物的轉化率逐漸增大,因此Q點不一定為平衡狀態(tài)點,可能是建立平衡過程中的一個點,A錯誤;B.根據圖像,溫度高于200℃后,NO和SO2的轉化率隨溫度升高顯著下降、最后幾乎為零,B正確;C.根據2O3(g)3O2(g)可知其它條件不變,若擴大反應器的容積,壓強減小,平衡正向移動,使得臭氧的濃度減小,氧氣濃度增大,反應I和反應II的平衡逆向移動,NO和SO2的轉化率減小,C錯誤;D.根據圖像,臭氧氧化過程中二氧化硫的轉化率較低,不能有效地脫除SO2,二氧化硫是堿性氧化物,能夠被氫氧化鈉溶液吸收,D正確;答案選BD;
③假設100℃時P、Q均為平衡點,此時反應時間為5min,發(fā)生分解反應的臭氧占充入臭氧總量的10%,發(fā)生分解反應的臭氧為4mol×10%=0.4mol,根據反應Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g),平衡時NO的轉化率為80%,反應的臭氧為2mol×80%=1.6mol;反應Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g),平衡時二氧化硫的轉化率為30%,反應的臭氧為2mol×30%=0.60mol;最終剩余臭氧4mol-0.4mol-1.60mol-0.60mol=1.4mol;5min內SO2的平均反應速率==0.06mol/(L·min);平衡時NO、O3、NO2、O2的物質的量分別為0.4mol、1.4mol、1.6mol、0.4mol×+1.6mol+0.6mol=2.8mol,反應Ⅰ在此時的平衡常數==8;
(3)①由圖可知,陰極區(qū)通入液體主要含SO32-,流出主要含S2O42-,所以陰極區(qū)電極反應式為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O,由于陰極需要消耗氫離子,則ab是陽離子交換膜;②4.48LNO(標況下)的物質的量是0.2mol,由于NO吸收轉化后的產物為NH4+,則電路中轉移1mol電子;陽極氫氧根放電產生氧氣,需要氧氣的物質的量是1mol÷4=0.25mol。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在強酸性溶液中能大量共存且溶液為無色透明的離子組是
A.Ag+、NO3–、Cl–、K+B.Ca2+、Na+、Fe3+、NO3–
C.K+、Cl–、HCO3–、NO3–D.Mg2+、Cl–、Al3+、SO42–
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】將250mL含BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份,取一份加入含a mol硫酸鈉的溶液,恰好使鋇離子完全沉淀;另取一份加入含b mol硝酸銀的溶液,恰好使氯離子完全沉淀。則原混合溶液中鉀離子物質的量濃度為
A. 4(b-2a)mol/L B. 20(2a-b)mol/L
C. 20(b-2a)mol/L D. 10(b-a)mol/L
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】近年來,食品安全事故頻繁發(fā)生,人們對食品添加劑的認識逐漸加深。Butylated Hydroxy Toluene(簡稱BHT) 是一種常用的食品抗氧化劑,合成方法有如下兩種,下列說法正確的是( )
A. 不能與Na2CO3溶液反應
B. 與BHT互為同系物
C. BHT久置于空氣中不會被氧化
D. 兩種方法的反應類型相同
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】常溫下,分別向體積相同、濃度均為0.1 mol/L的MOH、ROH兩種堿溶液中不斷加水稀釋,溶液的pH與溶液濃度的對數(lgc)間的關系如圖。下列說法錯誤的是
A. Kb(MOH)的數量級為10-5
B. a、b兩點溶液中,水的電離程度:a<b
C. 等體積等濃度的ROH和MCl混合后所得溶液中:c(OH-)>c(H+)
D. 用相同濃度的鹽酸分別中和a、b兩點溶液,消耗鹽酸體積:Va>Vb
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】亞硝酸鈉(NaNO2)是肉制品生產中最常使用的一種食品添加劑,某化學興趣小組利用一氧化氮與過氧化鈉反應制備亞硝酸鈉并進行一系列實驗探究。
查閱資料:
①NO2能與Na2O2反應;
②在酸性溶液中,NO2-可將MnO4-還原為Mn2+且無氣體生成。
③NO不與堿反應,可被酸性KMnO4溶液氧化為硝酸。
Ⅰ.制備亞硝酸鈉
(1)裝置A用恒壓滴液漏斗,相比普通分液漏斗,顯著的優(yōu)點是____________________________。
(2)上述裝置按氣流方向連接的順序為:a→____________________(填儀器接口的字母編號)。
(3)D中反應的方程式為_____________________________。如果沒有B裝置,D中生成的亞硝酸鈉中含有的雜質有______________(填化學式)。
(4)C裝置的作用是_________________(用離子方程式表示)。
Ⅱ.測定產品純度,實驗步驟:
①準確稱量4.000 g產品配成250 mL溶液。
②從步驟①配制的溶液中移取25.00 mL加入錐形瓶中。
③用0.1000 mol/L酸性KMnO4溶液滴定至終點。
④重復以上操作3次,消耗酸性KMnO4溶液的平均體積為20.00 mL。
(5)達到滴定終點的現(xiàn)象是____________。產品中NaNO2的純度為______________%。
(6)設計實驗證明HNO2的酸性比CH3COOH強_________。
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列說法中正確的是(NA表示阿伏加德羅常數的值)( )
A.等物質的量的N2和CO所含分子數均為NA
B.物質的量濃度為0.5 mol/L的MgCl2溶液中,含有Cl-的個數為NA
C.1mol OH- 和17g NH3 所含的電子數相等
D.在常溫常壓下,11.2 L N2 所含有的分子數為0.5NA
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列說法中,不正確的是( )
A.光導纖維是以二氧化硅為主要原料制成的
B.二氧化硅溶于水生成硅酸
C.石英、水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅
D.二氧化硅是一種熔沸點很高、硬度很大的氧化物
查看答案和解析>>
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】1 mol過氧化鈉與2 mol碳酸氫鈉固體混合后,在密閉容器中加熱充分反應,排出氣體物質后冷卻,殘留的固體物質是( )
A. Na2CO3 B. Na2O2、Na2CO3
C. NaOH、Na2CO3 D. Na2O2、NaOH、Na2CO3
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com