工业制硫酸的反应原理,浓硫酸的特性. 查看更多

 

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工业制硫酸的过程中利用反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H<0,将SO2转化为SO3,尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收。请回答下列问题:
(1)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1mol O2发生反应,则下列说法正确的是                   
A.若反应速率v (SO2) ﹦v (SO3),则可以说明该可逆反应已达到平衡状态
B.保持温度和容器体积不变,充入2 mol N2,化学反应速率加快
C.平衡后仅增大反应物浓度,则平衡一定右移,各反应物的转化率一定都增大
D.平衡后移动活塞压缩气体,平衡时SO2、O2的百分含量减小,SO3的百分含量增大
E.平衡后升高温度,平衡常数K增大
F.保持温度和容器体积不变,平衡后再充入2molSO3,再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大
(2)将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据:

实验编号
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
SO2
O2
SO2
O2
1
T1
4
2
x
0.8
6
2
T2
4
2
0.4
y
9
 
①实验1从开始到反应达到化学平衡时,v(SO2)表示的反应速率为       , 表中y ﹦      
②T1                 T2 ,(选填“>”、“<”或“="”)," 实验2中达平衡时 O2的转化率为                
(3)尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3。现有常温下0.1 mol/L Na2SO3溶液,实验测定其pH约为8,完成下列问题:
① 该溶液中c(Na+)与 c(OH)之比为                                        
② 该溶液中c(OH-)= c(H+)+              +               (用溶液中所含微粒的浓度表示)。
③ 当向该溶液中加入少量NaOH固体时,c(SO32)                , 水的离子积Kw                     。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2,则理论吸收量由多到少的顺序是                                               
A. Na2CO3           B. Ba(NO3)2             C.Na2S         D.酸性KMnO4

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工业制硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键的步骤.
(1)某温度下,SO2(g)+
12
O2(g)?SO3(g);△H=-98kJ?mol-1.开始时在100L的密闭容器中加入4.0mol SO2(g)和10.0molO2(g),当反应达到平衡时共放出热量196kJ,该温度下平衡常数K=
3.33
3.33

(2)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),达平衡后改变下述条件,SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大的是
AD
AD
(填字母).
A.保持温度和容器不变,充入2molSO3
B.保持温度和容器体积不变,充入2molN2
C.保持温度和容器内压强不变,充入1molSO3
D.移动活塞压缩气体
E.升高温度
(3)下列关于2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)反应的图象中,不正确的是
C
C


(4)同学们学习了电化学知识后大家提出,可以用电解的方法来生产硫酸,可避免产生酸雨,污染环境.于是大家设计了一个以铂为电极,两极分别通入SO2和空气,酸性电解液来实现电解生产硫酸.
①阳极的电极反应为
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

②若电解液为2L 0.025mol?L-1的硫酸溶液,当电解过程共转移了0.1mol电子时,理论上消耗SO2的体积为(标准状况)为
1.12L
1.12L
,此溶液的pH=
1
1
 (忽略溶液体积变化).
③设计此实验的想法得到了老师的充分肯定,但与工业上生产硫酸相比还是有很多不足,请对此实验进行合理的评价
耗费大量的电能,不经济,产率低,不能大规模生成
耗费大量的电能,不经济,产率低,不能大规模生成
(写出一点即可).

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工业制硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键的步骤.
(1)某温度下,SO2(g)+O2(g)?SO3(g);△H=-98kJ?mol-1.开始时在100L的密闭容器中加入4.0mol SO2(g)和10.0molO2(g),当反应达到平衡时共放出热量196kJ,该温度下平衡常数K=______.
(2)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),达平衡后改变下述条件,SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大的是______(填字母).
A.保持温度和容器不变,充入2molSO3
B.保持温度和容器体积不变,充入2molN2
C.保持温度和容器内压强不变,充入1molSO3
D.移动活塞压缩气体
E.升高温度
(3)下列关于2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)反应的图象中,不正确的是______.

(4)同学们学习了电化学知识后大家提出,可以用电解的方法来生产硫酸,可避免产生酸雨,污染环境.于是大家设计了一个以铂为电极,两极分别通入SO2和空气,酸性电解液来实现电解生产硫酸.
①阳极的电极反应为______.
②若电解液为2L 0.025mol?L-1的硫酸溶液,当电解过程共转移了0.1mol电子时,理论上消耗SO2的体积为(标准状况)为______,此溶液的pH=______ (忽略溶液体积变化).
③设计此实验的想法得到了老师的充分肯定,但与工业上生产硫酸相比还是有很多不足,请对此实验进行合理的评价______(写出一点即可).

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硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位.
(1)硫酸的最大消费渠道是化肥工业,用硫酸制造的常见化肥有
硫酸铵或硫酸氢铵或硫酸锌或硫酸钾
硫酸铵或硫酸氢铵或硫酸锌或硫酸钾
(任写一种).
(2)硫酸生产中,根据化学平衡原理来确定的条件或措施有
D
D
(填写序号).
A.矿石加入沸腾炉之前先粉碎     B.使用V2O5作催化剂
C.转化器中使用适宜的温度       D.净化后的炉气中要有过量的空气
E.催化氧化在常压下进行         F.吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
(3)在硫酸工业中,通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫:
2SO2(g)+O2(g)
 催化剂 
.
 
2SO3(g)△H=-98.3kJ?mol-1
在实际工业生产中,常采用“二转二吸法”,即将第一次转化生成的SO2分离后,将未转化的SO2进行二次转化,假若两次SO2的转化率均为95%,则最终SO2的转化率为
99.75%
99.75%

(4)硫酸的工业制法过程涉及三个主要的化学反应及相应的设备(沸腾炉、转化器、吸收塔).
①三个设备分别使反应物之间或冷热气体间进行了“对流”.请简单描述吸收塔中反应物之间是怎样对流的.
从接触室中出来的热气体SO2、O2、N2、SO3,在吸收塔的底部进入,从下向上运动;
从吸收塔顶部喷洒冷的浓硫酸,从上向下运动;热气体SO3与冷的浓硫酸相对流动,进行热量交换.
从接触室中出来的热气体SO2、O2、N2、SO3,在吸收塔的底部进入,从下向上运动;
从吸收塔顶部喷洒冷的浓硫酸,从上向下运动;热气体SO3与冷的浓硫酸相对流动,进行热量交换.

②工业生产中常用氨-酸法进行尾气脱硫,以达到消除污染、废物利用的目的.用化学方程式表示其反应原理.(只写出2个方程式即可)
SO2+2NH3?H2O═(NH42SO3,(NH42SO3+H2SO4═(NH42SO4+SO2↑+H2O
SO2+2NH3?H2O═(NH42SO3,(NH42SO3+H2SO4═(NH42SO4+SO2↑+H2O

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硫酸具有以下A~F的性质:A.酸性 B.高沸点难挥发 C.吸水性 D.脱水性 E.强氧化性 F.溶于水放出大量热

(1)浓硫酸与铜共热发生反应的化学方程式为____________。实验中往往有大量白色固体析出,可见浓硫酸在该实验中表现了哪些性质:____________。(浓硫酸性质用A、B、C、D、E、F填空,下同)

(2)实验证明铜不能在低温下与O2反应,也不能与稀H2SO4共热发生反应,但工业上却是将废铜屑倒入热的稀H2SO4中并通入空气来制备CuSO4溶液。铜屑在此状态下被溶解的化学方程式为__________________________________。硫酸在该反应中表现了哪些性质:____________________________。

(3)在过氧化氢跟稀硫酸的混合溶液中加入铜片,常温下就生成蓝色溶液。写出有关反应的化学方程式:____________。与(2)中反应比较反应条件不同的原因是____________。

(4)蔗糖晶体中滴2~3滴水,再滴入适量的浓硫酸。发现加水处立即变黑,黑色区不断扩大,最后变成一块疏松的焦炭,并伴有刺激性气味气体产生。写出产生有刺激气味气体的化学方程式:____________________________。该实验中浓硫酸表现的性质有____________________。

(5)工业制备CuSO4溶液采用实验(2)的原理而没有采用实验(1)和(3)的原理,是因为(1)和(3)有某些缺点,请你列举(1)和(3)分别有哪此缺点:实验(1)____________________________;实验(3)____________________________。

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