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(16分)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。请回答下列问题:
(1)在化工生产过程中,少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒,常用SO2将CO氧化SO2被还原为S。
已知: C(s)+(g)=CO(g)ΔH1=-126.4kJ/mol        ①
C(s)+O2(g)=CO2(g)  ΔH2= -393.5kJ·mol-1       ②
                 S(s)+O2(g)=SO2(g)   ΔH3= -296.8kJ·mol-1         ③
则SO2氧化CO的热化学反应方程式:                              
(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

①CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示,该反应ΔH     0(填“>”或“ <”)。
图2表示CO的转化率与起始投料比[ n(H2)/n(CO)]、温度的变化关系,曲线I、II、III对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为         ;测得B(X1,60)点氢气的转化率为40%,则x1=        
②在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是      (填序号)。
A.正反应速率先增大后减小B.逆反应速率先增大后减小
C.化学平衡常数K值增大D.反应物的体积百分含量增大
E. 混合气体的密度增大
③一定条件下,将2molCO和2molH2置于容积为2L固定的密闭容器中发生上述反应,反应达到平衡时CO与H2体积之比为2∶1,则平衡常数K=              
(3)最新研究发现,用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。
原理:使用惰性电极电解,乙醛分别在阴、阳极转化为乙醇和乙酸,
总反应为:2CH3CHO+H2OCH3CHOH+CH3CHOOH。
实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的 处理过程,其装置示意图如图所示:

①电解过程中,两极除分别生成乙酸和乙醇外,均产生无色气体,阳极电极反应分别为:
4OH-4e═O2↑+2H2O;                                   。
②在实际工艺处理过程中,阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1m3乙醛的含量为300mg/L的废水,可得到乙醇        kg(计算结果保留2位小数)
(16分)
(1) SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)  ΔH=-237.4kJ·mol-1(3分)
(2)①<(1分)   K1>K2>K3(2分)  3 (2分)
②A C (2分)  ③4.5 L2·mol-2  (不带单位不扣分)(2分)
(3)①CH3CHO-2e+H2O═CH3COOH+2H+  (2分)   ②0.19(2分)

试题分析:(1)根据盖斯定律得,目标方程式=②×2-①×2-③,ΔH=(-393.5kJ·mol-1)×2-(-126.4kJ/mol)×2-(-296.8kJ·mol-1)=-237.4kJ·mol-1,所以所求热化学方程式为SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)  ΔH=-237.4kJ·mol-1
(2)①由图1可知,温度升高CO的转化率降低,说明升高温度,平衡逆向移动,正向是放热反应,ΔH<0;n(H2)/n(CO)一定时,CO的转化率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,转化率高的平衡常数大,所以K1、K2、K3的大小关系为K1>K2>K3测得B(X1,60)点氢气的转化率为40%,CO的转化率是60%,设B点时CO、H2的物质的量分别是m、n,可得60%m=40%n/2,所以n/m=3,即x1=3;
②A、增大反应物浓度,正反应速率先增大后减小,说明平衡正向移动,正确;B、增大生成物浓度,逆反应速率先增大后减小,说明平衡逆向移动,错误;C、降低温度,K值增大,说明生成物浓度增大,反应物浓度减小,平衡正向移动,正确;D、减小压强,平衡逆向移动,反应物的体积百分含量增大,错误;E、恒容条件时混合气体的密度增大,说明容器中气体质量增加,可能是反应物也可能是生成物,平衡移动方向不确定,错误,答案选AC;
③设平衡时CO的浓度是x,则氢气的浓度是2x-1,生成甲醇的浓度是1-x,根据题意得:x/(2x-1)=2:1,x=2/3mol/L,所以K=(1-x)/x·(2x-1)2=4.5 L2·mol-2
(3)①阳极发生氧化反应,乙醛被氧化为乙酸,氢氧根离子被氧化为氧气,则阴极发生还原反应,乙醛被还原为乙醇,同时氢离子被还原为氢气,所以阳极电极反应式除生成氧气外,还有CH3CHO-2e+H2O═CH3COOH+2H+
②阴极反应是CH3CHO+2e+2H+=CH3CH2OH,所以注入1m3乙醛的含量为300mg/L的废水,阴极区乙醛的去除率可达60%,生成乙醇的质量是1000L×300mg/L×60%×10-3g/mg÷44g/mol×46g/mol=188.2g=0.19kg。
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(14分)氢是一种重要的非金属元素。氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。
(1)某硝酸厂处理尾气中NO的方法是:催化剂存在时用H2将NO还原为N2
已知:

则H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是:
                                                  
(2)在一定条件下,用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO2(g)+4H2 (g) CH4 (g)+2H2O(g)
向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2mol·L1,H2 0.8mol·L1,CH40.8mol·L1,H2O1.6mol·L1。则CO2的平衡转化率为   。上述反应的平衡常数表达式K=     。200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的△H   0(填“>’’或“<”)。
(3)某研究小组以H2与CaCl2制备某种钙的化合物。已知反应只生成甲、乙两种化合物。对产物分析发现:化合物甲的组成中钙、氯元素的质量分数分别为52.29%、46.41%,化合物乙的水溶液显酸性。请回答下列问题:
①乙的化学式为            
②甲与水反应可得H2,其化学方程式是:
                                
(4)H2的获得途径很多,由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法,既可以清除废水中的有机杂质,同时可以获得氢气。下图为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池,写出电解过程中,阳极发生的电极反应式:                 

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科目:高中化学 来源:不详 题型:计算题

(14分)为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量,研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。
(1)汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应:N2 + O22NO,是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。
①在T1、T2温度下,一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如右图所示,根据图像判断反应N2(g) + O2(g)2NO(g)的△H________0(填“>”或“<”)。
②在T3温度下,向2L密闭容器中充入10molN2与5mo1O2,50秒后达到平衡,测得NO的物质的量为2mol,则该反应的速率υ(N2)=___________________。该温度下,若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol,则达到平衡后N2的转化率为____________。

(2)利用右图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,用阴极排出的溶液可吸收NO2
①阳极的电极反应式为_____________________。
②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO32生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(3)一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol/L的醋酸与b mol/L
Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2)=c(CH3COO),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=______________________(用含a和b的代数式表示)。
(4)引起雾霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等,任写一种与SO42互为等电子体的分子                 

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(14分)工业上以乙苯为原料生产苯乙烯的反应如下(Ph代表苯基):
Ph—CH2CH3(g)Ph—CH=CH2(g)+H2(g) △H
某研究小组为探究温度等因素对该反应的产率影响,在容积可变的密闭容器中分别作了四组实验,实验结果如下图a、b所示。

(1)根据反应及上图(a),判断△H     0(填“<”“=”或“>”,下同),△S    0;请选择经济、且适宜的反应温度:        
(2)下列事实可以说明该反应已达平衡的是          
A.混合气体的密度不再变化
B.氢气的体积分数保持不变
C.氢气、苯乙烯的生成速率之比保持不变
D.单位时间内消耗的n(乙苯)等于生成的n(H2)
(3)从压强因素分析,为提高乙苯的转化率,应采用      的生产条件。实际工业生产中常采用通入水蒸气的方法。水蒸气的含量对反应的影响结果如上图(b)所示。
①在做这四组实验时,应该采用的其他实验条件是           
A.反应温度相同         B.采用不同的催化剂
C.压强都控制在常压下    D.反应相同时间时测定实验数据
②图(b)表明:                           

③一定温度下,在恒压密闭容器中,通入一定量n(H2O)/n(乙苯)=7:1的气体,发生上述反应,在t1时刻达到平衡。保持其他条件不变,此时分离出一定量的水蒸气,在t2时刻重新达到平衡,请在右图中画如反应再次达到平衡过程的图像。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(17分)降低太气中CO2含量及有效开发利用CO2,是科学家研究的重要课题。
(1)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-122.4kJ·mol-1
①某温度下,将2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入体积可变的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化如下表所示。

则Pl      P3(填“>”“<”或“=”,下同)。若T1、Pl,T3、P3时平衡常数分别为K1、K3
则K1     K3。T1、Pl时H2的平衡转化率为         
②一定条件下,t上述反应在密闭容器中达平衡。当仅改变影响反应的一个条件,引起的下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是____      
A.反应物的浓度降低        B.容器内压强增大
C.正反应速率大于逆反应速率    D.化学平衡常数K增大   
(2)碳酸氢钾溶液加水稀释,       (填“增大”“不变”或“减小”)。用碳酸钾溶液吸收空气中CO2,当溶渡呈中性时,下列关系或说法正确的是        
A.c(K+)=2c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3
b.c(HCOc(CO
c.降低温度,c(H+)·c(OH)不变
(3)向盛有FeCl3溶液的试管中滴加少量碳酸钾溶液,立即产生气体,溶液颜色加深,用激光笔照射能产生丁达尔效应,反应的离子方程式为                      

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志的是(  )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦B.②③⑤⑦C.①③④⑤D.全部

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科目:高中化学 来源:不详 题型:问答题

(19分)钒有金属“维生素”之称,研究发现钒的某些化合物对治疗糖尿病有很好的疗效。
工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2、CuO杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:

请回答下列问题:
(1)步骤②、③的变化过程可表示为(HM为有机萃取剂):
VOSO4 (水层)+ 2HM(有机层) VOM2(有机层) + H2SO(水层) 
步骤②中萃取时必须加入适量碱,其原因是                         
步骤③中X试剂为                   
(2)步骤④的离子方程式为                      
(3)该工艺流程中,可以循环利用的物质有               和       
(4)操作Ⅰ得到的废渣,用         溶解,充分反应后,                     ,(填写系列操作名称)称量得到mg氧化铜。
(5)为了制得氨水,甲、乙两小组选择了不同方法制取氨气,请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表空格中。

 
实验装置
实验药品
制备原理
甲小组
A
氢氧化钙、氯化铵
反应的化学方程式为①                    
乙小组
   
浓氨水、氢氧化钠固体
分析产生氨气的原因③                               
 

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科目:高中化学 来源:不详 题型:计算题

在恒温时,向某密闭容器中通入2mol X和1mol Y气体,发生如下反应:
2X(气)+Y(气)2Z(气),压强一定时,测得在平衡时Z的体积分数为0.4。
(1)与上述平衡保持同温、同压,若向密闭容器中通入4mol X(气)、2mol Y(气),达到平衡,则Z的体积分数为         ;平衡时,气体的总物质的量是              
(2)若向密闭器中通入X(气)和Y(气)的物质的量分别记为n(X)、n(Y),保持容器容积不变,并满足平衡时Z的体积分数为0.4,则n(X)/n(Y)的取值范围为       

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

某恒温密闭容器中,可逆反应A(s) B+C(g)-Q达到平衡。缩小容器体积,重新达到平衡时,C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是
A.产物B的状态只能为固态或液态
B.平衡时,单位时间内n(A)消耗﹕n(C)消耗=1﹕1
C.保持体积不变,向平衡体系中加入B,平衡可能向逆反应方向移动
D.若开始时向容器中加入1molB和1molC,达到平衡时放出热量Q

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