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(14分) 2SO2(g)+ O2 (g)  2 SO3 (g)是生产硫酸的主要反应之一。下表是原料气按V(SO2):V(O2):V(N2)=7:11:82投料,在1.01×105Pa时,不同温度下SO2的平衡转化率。

温度/℃
400
500
600
SO2转化率/%
99.2
93.5
73.7
(1)该反应是______反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)400℃,1.01×105Pa时,将含10 mol SO2的原料气通入一密闭容器中进行反应,平衡时SO2的物质的量是______mol。
(3)硫酸厂尾气(主要成分SO2、O2和N2)中低浓度SO2的吸收有很多方法。
①用氨水吸收上述尾气,若SO2与氨水恰好反应得到碱性的(NH4)2SO3溶液时,则有关该溶液的下列关系正确的是______(填序号)。
a. c + c(NH3?H2O)=" 2[c()+" c()+ c(H2SO3)]
b. c()+ c(H+)=" c()+" c()+ c(OH-)
c. c()> c() > c(OH-) > c(H+)
②用 MnO2与水的悬浊液吸收上述尾气并生产MnSO4
i. 得到MnSO4的化学方程式是______。
ii.该吸收过程生成MnSO4时,溶液的pH变化趋势如图甲,SO2吸收率与溶液pH的关系如图乙。

图甲中pH变化是因为吸收中有部分SO2转化为H2SO4,生成H2SO4反应的化学方程式是______;由图乙可知pH的降低______SO2的吸收(填“有利于”或“不利于”),用化学平衡移动原理解释其原因是______。

(14分)
(1)放热    0.08
(2)①ac 
i. SO2+ H2OH2SO3  MnO2+ H2SO3===MnSO4+H2O(或MnO2+ SO2==MnSO4
ii. 2SO2+ 2H2O +O2 ="==" 2H2SO4   
不利于   溶液中存在 SO2+ H2O  H2SO3H++,当溶液中酸性增强,平衡向左移动,使SO2从体系中溢出。

解析试题分析:(1)温度升高二氧化硫的转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,所以正向为放热反应;
(2)该条件下二氧化硫的转化率为99.2%,所以10 mol SO2的原料气平衡时剩余10×(1-99.2%)=0.08mol SO2
(3)①根据物料守恒规律,c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(H2SO3)+2c(SO32-)+ 2c(HSO3-),a正确;b不符合电荷守恒规律,错误;(NH42SO3溶液为碱性溶液,说明SO32-的水解程度大于NH4+的水解程度,所以溶液中离子浓度的大小关系是c(NH4+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(H+),c正确;答案选ac;
②i.二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸与二氧化锰发生氧化还原反应生成硫酸锰,化学方程式为H2O+SO2H2SO3   MnO2+ H2SO3= MnSO4+H2O;
ii.SO2与水、氧气反应生成硫酸,化学方程式为2SO2+2H2O+ O2="2" H2SO4;由乙图可知,pH减小,二氧化硫的吸收率下降,所以pH的降低不利于SO2的吸收;因为二氧化硫溶于水后存在平衡H2O+SO2H2SO3 H++ HSO3-,当溶液中酸性增强,平衡向左移动,使二氧化硫从体系中逸出。
考点:考查反应的能量变化,化学平衡的移动,溶液中离子浓度的大小比较,化学方程式的判断与书写

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),下图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化:

(1)关于该反应的下列说法中,正确的是      (填字母)。
A.△H>0,△S>0           B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0           D.△H<0,△S>0
(2)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示。
①从反应开始到平衡,CH3OH的平均反应速率v(CH3OH) =  ;H2的转化率w(H2) =   
②该反应的平衡常数表达式K=       
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是        (填字母)。
A.升高温度
B.将CH3OH(g)及时液化抽出
C.选择高效催化剂
D.再充入l molCO2和4 molH2
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:      
(4)选用合适的合金为电极,以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料,可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池,此电池的负极应加入和通入的物质有      ;其正极的电极反应式是:       

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科目:高中化学 来源: 题型:问答题

(14分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等。
已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨) =" 2Fe(s)" + 3CO(g) △H 1 = +489.0 kJ·mol-1
        ②C(石墨) +CO2(g) = 2CO(g)  △H 2 = +172.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为                                 
(2)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K=                                      
②取一定体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比为1∶3),加入恒容密闭容器中,发生上述反应反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图1所示,则该反应的ΔH                       0 (填“>”、“<”或“=”)。

③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图2所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K     K(填“>”、“<”或“=”)。
(3)以CO2为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为       
当氨碳比=3,达平衡时CO2的转化率为60%,则NH3的平衡转化率为:         
②用硫酸溶液作电解质进行电解,CO2在电极上可转化为甲烷,该电极反应的方程式为            

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科目:高中化学 来源: 题型:问答题

已知:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)  ΔH=Q,其平衡常数随温度变化如下表所示:

温度/℃
400
500
850
平衡常数
9.94
9
1
请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为       ,该反应的Q      0。
(2)850℃时在体积为10L反应器中,通入一定量的CO和H2O(g),发生上述反应,CO和H2O(g)浓度变化如图所示,则0~4min时平均反应速率v(CO)=   

(3)若在500 ℃时进行,且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.020mol/L,该条件下,CO的最大转化率为         
(4)若在850℃时进行,设起始时CO和H2O(g)共为1mol,其中水蒸气的体积分数为x平衡时CO的转化率为y,试推导y随x变化的函数关系式为     
(5)某电化学装置可实现2CO2=2CO+O2的转化,使CO重复使用。已知该反应的阳极应为4OH--4e-=2H2O+O2,则阴极反应式为                   
(6)有人提出可以设计反应2CO=2C+O2(ΔH>0)来消除CO的污染,请判断上述反应能否发生     (填“可能”或“不可能”),理由是              

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科目:高中化学 来源: 题型:问答题

(14分)近年来雾霾天气多次肆虐我国部分地区。其中燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。在密闭容器
中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图1所示。据此判断:
①该反应的△H        0(填“<”或“>”)。
②在T2温度下,0~2s内的平均反应速率v (N2)为          
③若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列图2中正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是         (填字母编号)。
             
图1                                图2
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气中含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-867 kJ/mol         ①
2NO2(g)N2O4(g)   △H=-56.9 kJ/mol          ②
H2O(g)=H2O(l)    △H=-44.0 kJ/mol             ③
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式               
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL 1 mol/L食盐
水的装置,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)。

①该燃料电池的负极反应式为        
②电解后溶液的pH约为             (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)。
③阳极产生气体的体积在标准状况下约为           L。

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科目:高中化学 来源: 题型:问答题

碳和碳的化合物广泛的存在于我们的生活中。
(1)根据下列反应的能量变化示意图,2C(s)+O2(g) =2CO(g) △H=       


(2)在体积为2L的密闭容器中,充人1 mol CO2和3mol H2,一定
条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)  △H
测得CO2(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化的曲线如右图所示:
①从反应开始到平衡,H2O的平均反应速率v(H2O)=              。
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是         (填编号)。
A.升高温度             B.将CH3OH(g)及时液化移出
C.选择高效催化剂    D.再充入l mol CO2和4 mol H2
(3) CO2溶于水生成碳酸。已知下列数据:

弱电解质
H2CO3
NH3.H2O
电离平衡常数( 25℃)
Ka1=" " 4.30 × 10一7
Ka2=" " 5.61× 10一11
Kb = 1.77× 10一5
现有常温下1 mol·L-1的( NH4)2CO3溶液,已知:NH4+水解的平衡常数Kh=Kw/Kb,
CO32-第一步水解的平衡常数Kh=Kw/Ka2
①判断该溶液呈      (填“酸”、“中”、 “碱”)性,写出该溶液中CO32-
发生第一步水解的离子方程式               。
②下列粒子之间的关系式,其中正确的是                              。
A.c(NH4+)>c(HCO3-)> c(CO32-)>(NH4+)
B.c(NH4+)+c(H+)= c(HCO3-)+c(OH-)+ c(CO32-)
C. c(CO32-)+ c(HCO3-)+c(H2CO3)=1mol/L
D. c(NH4+)+ c(NH3.H2O)="2" c(CO32-)+ 2c(HCO3-) +2c(H2CO3)
(4)据报道,科学家在实验室已研制出在燃料电池的反应容器中,利用特
殊电极材料以CO和O2为原料做成电池。原理如图所示:通入CO的管口是    (填“c”或“d”),写出该电极的电极反应式:          。

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

(8分)某温度时,在0.5L密闭容器中某一反应的A、B气体物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析求得:

(1)该反应的化学方程式为______________________________。
(2)反应开始至4min时,B的平均反应速率为____________。
(3)平衡时A的转化率为________。第4min时,正逆反应速率的大小关系为:υ(正)___υ(逆)(填“>”、“<”或“=”,下同),第8min时,υ(正)___υ(逆)。

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺。己知:V可形成VO2+、VO2+、VO3-等多种离子;部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示:

物质
VOSO4
V2O5
NH4VO3
(VO2)2SO4
溶解性
可溶
难溶
难溶
易溶
 

该工艺的主要流程如下:
请回答下列问题:
(1)工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法,其反应的化学方程式为      
(2)反应①的目的是      
(3)若用NaOH溶液调节pH,则转化②的离子方程式为     
(4)实验室中实现反应③所需主要仪器除三脚架、泥三角、酒精灯外,必不可少的是    
(5)V2O5为硫酸工业接触室中的重要催化剂,其催化反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,在容积为2.0 L的密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2,一定条件下达到平衡,SO3的体积分数为
①该条件下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 的平衡常数为_____;
②下列措施能使增大的是_____。
A.升高温度
B.保持温度和容积不变,再充入2 mol He
C.保持温度和容积不变,再充入2 mol SO2和1 mol O2
D.不用V2O5作催化剂,改用其它更高效催化剂

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

(12分)根据我国目前汽车业发展速度,预计2020年汽车保有量超过2亿辆,中国已成为全球最大的汽车市场。因此,如何有效处理汽车排放的尾气,是需要进行研究的一项重要课题。目前,汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2,化学方程式如下:
2NO+2CO2CO2+N2。为研究如何提高该转化过程反应速率,某课题组进行了以下实验探究。 
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同;
②使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律,设计了以下对比实验。
(1)完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

实验编号
实验目的
T/℃
NO初始浓度
mol/L
CO初始浓度
mol/L
同种催化剂的比表面积
m2/g

为以下实验作参照
280
6.50×10-3
4.00×10-3
80

 
 
 
 
120

探究温度对尾气转化速率的影响
360
 
 
80
【图像分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图,如下:

(2)计算第Ⅰ组实验中,达平衡时NO的浓度为__________________;
(3)由曲线Ⅰ、Ⅱ可知,增大催化剂比表面积,汽车尾气转化速率_____________
(填“增大”、“减小”、“无影响”);

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