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7.一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:
2CO(g)+SO2(g)$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2(g)+S(l)△H
(1)已知2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H1=-566kJ/mol
S(l)+O2(g)═SO2(g)△H2=-296kJ/mol,则反应热△H=-270kJ/mol;
(2)一定温度下,向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2,在催化剂作用下发生反应生成CO2(g)和S(l).
①若反应进行到25min时测得CO2的体积分数为0.5.则前25min的反应速率v(CO)=0.024mol.L-1.min-1
②若反应进行到40min时反应达到平衡状态,此时测得容器中气体的密度比反应前减少了12.8g/L,则CO的物质的量浓度c(CO)=0.2mol.L-1;化学平衡常数K=160;
(3)若向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2,反应在不同条件下进行反应:2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l).反应体系总压强随时间的变化如图所示.
①图中三组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(CO)由大到小的次序为b>c>a(填实验序号);与实验a相比,c组改变的实验条件可能是升高温度;
②用P0表示开始时总压强,P表示平衡时总压强,用α表示CO的平衡转化率,则α的表达式为a=3-$\frac{3p}{{p}_{0}}$.

分析 (1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H1=-566kJ•mol-1
②S(l)+O2(g)=SO2(g)△H2=-296kJ•mol-1
根据盖斯定律可知,①-②可得:2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l),则△H=△H1=-△H2
(2)一定条件下,向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2
①设反应进行到25min时转化的CO为xmol,则:
            2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l)
起始量(mol):2       1        0        
变化量(mol):x       0.5x     x
25min时(mol):2-x    1-0.5x    x
根据25min时测得CO2的体积分数列方程计算x,再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(CO);
②若反应进行到40min时反应达到平衡状态,此时测得容器中气体的密度比反应前减小了12.8g.L-1,则生成S的质量为12.8g/L×2L=25.6g,生成硫的物质的量为$\frac{25.6g}{32g/mol}$=0.8mol,则:
            2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l)
起始量(mol):2       1         0        0
变化量(mol):1.6     0.8       1.6      0.8 
平衡时(mol):0.4     0.2       1.6
根据c=$\frac{n}{V}$计算c(CO),平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(CO)×c(S{O}_{2})}$;
(3)①恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,单位时间内压强变化越大,说明浓度变化越大,表示的反应速率越快;
a、c开始均通入2molCO和1molSO2,容器的容积相同,而起始时c的压强大于a,物质的量与体积一定,压强与温度呈正比关系;
②用p0表示开始的时候的总压强,p表示平衡时的总压强,a表示CO的平衡转化率,则:
           2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l)
起始量(mol):2       1        0       
变化量(mol):2a      a        2a
平衡时(mol):2-2a    1-a      2a
再根据压强之比等于物质的量之比计算解答.

解答 解:(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H1=-566kJ•mol-1
②S(l)+O2(g)=SO2(g)△H2=-296kJ•mol-1
根据盖斯定律可知,①-②可得:2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l),则△H=△H1=-△H2=(-566kJ•mol-1)-(-296kJ•mol-1)=-270kJ•mol-1
故答案为:-270kJ•mol-1
(2)一定条件下,向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2
①设反应进行到25min时转化的CO为xmol,则:
            2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l)
起始量(mol):2       1         0
变化量(mol):x       0.5x      x
25min时(mol):2-x    1-0.5x     x
则$\frac{x}{2-x+1-0.5x+x}$=0.5,解得x=1.2,则v(CO)=$\frac{\frac{1.2mol}{2L}}{25min}$=0.024mol.L-1.min-1
故答案为:0.024mol.L-1.min-1
②若反应进行到40min时反应达到平衡状态,此时测得容器中气体的密度比反应前减小了12.8g.L-1,则生成S的质量为12.8g/L×2L=25.6g,生成硫的物质的量为$\frac{25.6g}{32g/mol}$=0.8mol,则:
           2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l)
起始量(mol):2       1        0        0
变化量(mol):1.6     0.8      1.6    0.8
平衡时(mol):0.4     0.2      1.6
则平衡时c(CO)=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol.L-1,平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(CO)×c(S{O}_{2})}$=$\frac{(\frac{1.6}{2})^{2}}{(\frac{0.4}{2})^{2}×\frac{0.2}{2}}$=160,
故答案为:0.2mol.L-1;160;
(3)①恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,单位时间内压强变化越大,说明浓度变化越大,表示的反应速率越快,a在60min到达平衡,压强变化40 kPa,b在40min到达平衡,压强变化40 kPa,c在45min到达平衡,压强变化35 kPa,可知反应速率:b>c>a;
a、c开始均通入2molCO和1molSO2,容器的容积相同,而起始时c的压强大于a,物质的量与体积一定,压强与温度呈正比关系,故c组改变的实验条件可能是:升高温度,
故答案为:b>c>a;升高温度;
②用p0表示开始的时候的总压强,p表示平衡时的总压强,a表示CO的平衡转化率,则:
           2CO(g)+SO2(g)?2CO2(g)+S(l)
起始量(mol):2       1        0
变化量(mol):2a      a        2a
平衡时(mol):2-2a    1-a      2a
压强之比等于物质的量之比,则p0:p=3:(2-2a+1-a+2a),整理可得a=3-$\frac{3p}{{p}_{0}}$,
故答案为:a=3-$\frac{3p}{{p}_{0}}$.

点评 本题综合考查化学平衡的有关计算、化学平衡影响因素、平衡常数、反应热计算等知识,为高考常见题型,侧重于学生的分析、计算能力的考查,注意掌握化学平衡计算中三段式的应用,难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.已知热化学方程式:SO2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)?SO3(g)△H=-98.32kJ/mol,在容器中充入2molSO2和1molO2充分反应,最终放出的热量为(  )
A.98.32kJB.196.64kJ/molC.<196.64kJD.>196.64kJ

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.已知H2C2O4为二元中强酸.某化学兴趣小组为测定含Na2SO4、NaHC2O4和H2C2O4•2H2O的试样中各物质的质量分数,进行了如下实验:
①称取10.0g试样,加水溶解,配成250mL试样溶液
②用酸式滴定管分别量取25.00mL试样溶液两份于锥形瓶中
③第一份溶液中加2~3滴指示剂,用0.2500mol•L-1NaOH溶液滴定,消耗NaOH溶液20.00mL
④第二份溶液用0.1000mol•L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定,消耗高锰酸钾溶液16.00mL
回答下列问题:
(1)写出NaHC2O4溶液与NaOH溶液反应的离子方程式HC2O4-+OH-=C2O42-+H2O.
(2)步骤①配制试样溶液时所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、250mL容量瓶.
(3)步骤③若滴定终点时溶液的pH=8.3,则选择的指示剂为酚酞.若用某部分刻度模糊不清的50mL滴定管进行实验,当滴定管中的液面处于如图所示的刻度处,则管内液体的体积d(填代号).
a.等于23.60mL    b.等于27.60mL    c.小于23.60mL    d.大于27.60mL
(4)滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察锥形瓶内溶液颜色的变化.
(5)完成并配平下列离子方程式:
5C2O42-+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O
(6)步骤③中,高锰酸钾溶液应装在酸式 滴定管里;该步判断滴定终点的方法是溶液由无色变为浅红色且在半分钟内不褪色.
(7)试样中Na2SO4的质量分数为53.8%(保留3位有效数字).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.亚硫酸钠和硫粉通过化合反应可制得硫代硫酸钠(Na2S2O3).
已知:Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在.有关物质的溶解度随温度变化曲线如图2所示.某研究小组设计了制备Na2S2O3•5H2O的装置图(如图1).

部分操作步骤如下:
①打开K1,关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸,加热.
②C中混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少.当C中溶液的pH接近7时,即停止C中的反应,停止加热
③过滤C中的混合液,并将滤液进行处理,得到产品.
(1)步骤①中,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式是Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O.
(2)步骤②中,“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在.“停止C中的反应”的操作是打开K2,关闭K1.
(3)步骤③中,“过滤”用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒(填仪器名称).将滤液进行处理过程是将滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干,得到产品.
依据反应2S2O32-+I2→S4O62-+2I-,可用I2的标准溶液测定产品的纯度.取5.5g产品配制成100mL溶液.取10mL溶液,以淀粉溶液为指示剂,用浓度为0.050mol/L I2的标准溶液进行滴定,相关数据记录如表所示.
编号1234
溶液的体积/mL10.0010.0010.0010.00
消耗I2标准溶液的体积/mL19.9919.9817.1320.03
(4)判断达到滴定终点的现象是加入最后一滴I2标准溶液后,溶液变蓝,且半分钟不改变.
(5)Na2S2O3•5H2O在产品中的质量分数是90.2%.(计算结果请用百分数表示并保留1位小数)(Na2S2O3•5H2O的式量为248)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.实验室用下图所示装置制备KClO溶液,再与KOH、Fe(NO33溶液反应制备高效净水剂K2FeO4
【查阅资料】Cl2与KOH溶液在20℃以下反应生成KClO,在较高温度下则生成KClO3;K2FeO4易溶于水、微溶于浓KOH溶液,在0℃~5℃的强碱性溶液中较稳定.
【制备KClO及K2FeO4
(1)仪器a的名称:分液漏斗,装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是防止Cl2与KOH反应生成KClO3
(2)装置B吸收的气体是HCl,装置D的作用是吸收Cl2,防止污染空气.
(3)C中得到足量KClO后,将三颈瓶上的导管取下,依次加入KOH溶液、Fe(NO33溶液,水浴控制反应温度为25℃,搅拌1.5 h,溶液变为紫红色(含K2FeO4),该反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O.再加入饱和KOH溶液,析出紫黑色晶体,过滤,得到K2FeO4粗产品.
(4)K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质,其提纯步骤为:
①将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中,②过滤,③将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,
④搅拌、静置、过滤,用乙醇洗涤2~3次,⑤在真空干燥箱中干燥.
【测定产品纯度】
(5)称取提纯后的K2FeO4样品0.2100 g于烧杯中,加入强碱性亚铬酸盐溶液,反应后再加稀硫酸调节溶液呈强酸性,配成250 mL溶液,取出25.00 mL放入锥形瓶,用0.01000 mol/L的(NH42Fe(SO42溶液滴定至终点,重复操作2次,平均消耗(NH42Fe(SO42溶液30.00 mL.涉及主要反应为:
Cr(OH)4-+FeO42-═Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-
Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O
则该K2FeO4样品的纯度为94.3%.

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

12.高锰酸钾可用于生活消毒,是中学化学常见的氧化剂.工业上,用软锰矿制高锰酸钾的流程如图:

请回答下列问题:
(1)该生产中需要纯净的CO2气体.写出实验室制取CO2的化学方程式CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑.
(2)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂.其消毒原理与下列物质相同的是bd(填字母).
a.75%酒精    b.双氧水    c.苯酚    d. 84消毒液(NaClO溶液)
(3)写出二氧化锰和氢氧化钾熔融物中通入空气时发生的主要化学反应的方程式:2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(4)上述流程中可以循环使用的物质有KOH、MnO2(写化学式).
(5)测定高锰酸钾样品纯度采用硫酸锰滴定:向高锰酸钾溶液中滴加硫酸锰溶液,产生黑色沉淀.当溶液由紫红色刚好褪色且半分钟不恢复,表明达到滴定终点.写出该反应的离子方程式:2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+
(6)已知:常温下,Ksp[Mn(OH)2]=2.4×10-13.工业上,调节pH可以沉淀废水中Mn2+,当pH=10时,溶液中c(Mn2+)=2.4×10-5mol/L.
(7)操作Ⅰ的名称是过滤;操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解性上的差异,采用浓缩结晶(填操作步骤)、趁热过滤得到KMnO4粗晶体.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

19.天津港“8.12”爆炸事故中,因爆炸冲击导致氰化钠泄漏,可以通过喷洒双氧水或硫代硫酸钠溶液来处理,以减轻环境污染.
资料:氰化钠化学式NaCN(C元素+2价,N元素-3价),白色结晶颗粒,剧毒,易溶于水,水溶液呈碱性,易水解生成氰化氢.
I、(1)NaCN水溶液呈碱性,其原因是CN-+H2O?HCN+OH-(用离子方程式解释).
(2)双氧水氧化法除NaCN:碱性条件下加入H2O2除CN,可得到纯碱和一种无色无味的无毒气体,该反应的离子方程式为CN-+H2O2+H2O═HCO3-+NH3↑.
II、某化学兴趣小组实验室制备硫代硫酸钠(Na2S2O3),并检测用硫代硫酸钠溶液处理后的氰化钠废水能否达标排放.
[实验一]实验室通过如图装置制备Na2S2O3
(3)b装置的作用是安全瓶,防止倒吸.
(4)c装置中的产物有Na2S2O3和CO2等,d装置中的溶质有NaOH、Na2CO3,还可能有Na2SO3
(5)实验结束后,在e处最好连接盛NaOH溶液(选填“NaOH溶液”、“水”、“CCl4”中任一种)的注射器,再关闭K2打开K1防止拆除装置时污染空气.
[实验二]测定用硫代硫酸钠溶液处理后的废水中氰化钠的含量.
己知:①废水中氰化钠的最高排放标准为0.50mg/L.
②Ag++2CN-=[Ag(CN)2]-,Ag++I-=AgI,AgI呈黄色,且CN-优先与Ag+反应.
实验如下.取25.00mL处理后的氰化钠废水于锥形瓶中,并滴加几滴KI溶液作指示剂,用1.000×10-4mol/L的标准AgNO3溶液滴定,消耗AgNO3溶液的体积为2.50mL.
(6)滴定终点的判断方法是滴入最后一滴硝酸银溶液,出现淡黄色沉淀.
(7)处理后的废水中氰化钠的含量为0.98mg/L.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.下列叙述正确的是(  )
A.化学反应必然伴随着能量的变化
B.能量转化的途径不同时,体系包含的总能量不同
C.放热反应指生成物的总能量高于反应物的总能量
D.吸热反应不加热就不会发生

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

17.下列物质中,含有非极性共价键的是①⑦属于共价化合物的是③⑤⑥⑧⑨属于离子化合物的是②④⑦⑩,属于含共价键的离子化合物是④⑦⑩ 在固态或液态时存氢键的分子是⑤⑧,极性键形成的直线分子是⑥(填对应序号)
①Cl2 ②BaCl2  ③H2SO4  ④NaOH  ⑤NH3  ⑥CO2 ⑦Na2O2 ⑧H2O ⑨H2S  ⑩NH4Cl.

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