【题目】氧硫化碳(COS,结构类似于CO2)广泛存在于以煤为原料的各种化工原料气中,能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染。有多种方法可以脱氧硫化碳中的硫,其中氢解和水解反应是两种常用的脱硫方法,其反应式分别为:
①氢解反应:COS(g) + H2(g)H2S(g) + CO(g) ΔH1= + 7kJ/mol
②水解反应:COS(g) + H2O(g)H2S(g) + CO2(g) ΔH2= -35 kJ/mol
请回答下列问题:
(1)氧硫化碳的电子式为____________。
(2)CO2和H2能反应生成CO和H2O(g),写出该反应的热化学方程式______________。
(3)在密闭恒温(高于100℃)恒容装置中进行水解反应,下列能说明达到平衡状态的是___________________。
A.混合气体密度不再改变 B.混合气体压强不再改变
C.混合气体平均摩尔质量不再改变 D. COS(g) 的浓度不变
(4)①上述氢解反应的平衡常数K随温度降低而________(填“增大”或“减小”)。
②某温度下,体积为2L的恒容体系中,物质的量分别为m mol、n mol的COS蒸气和H2气发生氢解,已知COS的转化率为α,则该温度下的平衡常数K=___________(用m、n、α等符号表示)。
(5)某科研小组研究改进催化剂TiO2/Al2O3和温度对COS水解的影响,得到如图图像:
COS水解的最佳温度是 __________ ;理由是 ________ 。
【答案】 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+42kJ/mol D 减小 mα2 /(1-α)(n-mα) 300℃ 催化剂活性高,转化率很大
【解析】
(1)氧硫化碳是共价化合物,碳原子分别与氧原子、硫原子之间形成2个共用电子对;
(2)已知①COS(g) + H2(g)H2S(g) + CO(g) ΔH1 = + 7kJ/mol
②COS(g) + H2O(g)H2S(g) + CO2(g) ΔH2= -35 kJ/mol
根据盖斯定律,①-②得: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),据此计算△H3并写出热化学方程式;
(3)可逆反应的正逆反应速率相等,某一成分的百分含量保持不变的状态,可逆反应处于平衡状态;
(4)①氢解反应的正向是吸热反应,降低温度平衡逆向进行;
②假设反应容器体积为V L,COS起始物质的量为m,转化率为a,则变化量为m a,列出三段式:
将数据代入平衡常数表达式即可;
(5)由图中信息分析300℃时COS的转化率最高,催化剂的活性最强。
(1)氧硫化碳是共价化合物,碳原子分别与氧原子、硫原子之间形成2个共用电子对,其电子式为,
故答案为:;
(2)已知①COS(g) + H2(g)H2S(g) + CO(g) ΔH1 = + 7kJ/mol
②COS(g) + H2O(g)H2S(g) + CO2(g) ΔH2= -35 kJ/mol
根据盖斯定律,①②得: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3= ΔH1 ΔH2= + 7kJ/mol(-35 kJ/mol)=+42kJ/mol,反应的热化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+42kJ/mol ,
故答案为:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+42kJ/mol ;
水解反应:COS(g) + H2O(g)H2S(g) + CO2(g) 反应的特点是生成物和反应物都是气体并且是等物质的量的反应,
混合气体密度不再改变 ,因为反应物和生成物都是气体,反应前后气体的总质量不变,容器又是恒容的,所以密度不变不能作为平衡的依据,故A错误;
该水解反应是等物质的量的反应,反应前后气体的总物质的量不变,容器的体积不变,所以任意时刻压强不变,故B错误;
该水解反应是等物质的量的反应,反应前后气体的总物质的量不变,反应物和生成物都是气体,反应前后气体的总质量不变,得出平均摩尔质量不变,故C错误;
COS(g) 的浓度不变,说明正逆反应速率相等,处于平衡状态,故D正确;
故选:D。
(4)假设反应容器体积为VL,COS起始物质的量为m,转化率为a,则变化量为ma,则
则平衡常数K== mα2 /(1-α)(n-mα) ,
故答案为:mα2 /(1-α)(n-mα) ;
(5)由图中信息分析300℃时COS的转化率最高,催化剂的活性最强,则COS水解的最佳温度是300℃,此时催化剂活性高,转化率很大,
故答案为:300℃;催化剂活性高,转化率很大。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】已知:A为正盐,常温、常压下,B、C、D、E、G、H、I均为气体,其中D、G、H为单质,气体B能使湿润红色石蕊试纸变蓝,气体E本身为无色气体,但是与空气接触会生成一种红棕色气体I,H为黄绿色气体。F在常温下是一种无色液体。C、J的水溶液分别为两种强酸。图中反应条件(除加热外)均己略去。
(1)写出它们的化学式:A__、C__、J__。
(2)写出②的离子反应方程式:__。
(3)写出③的化学反应方程式:__。
(4)红热的碳与J的浓溶液反应的化学方程式:__。
(5)J的浓溶液与单质Ag反应的离子方程式为:__。
(6)若86.4g银与含有1.4molJ的浓溶液恰好完全反应,则最终得到气体(NO、NO2)的总物质的量为__mol。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】某实验小组同学进行如图所示实验,以检验化学反应中的能量变化。回答下列问题
(1)装置①中反应物的总能量比生成物的总能量________(填标号)。
a.高 b.低 c.相等
(2)装置②中反应后溶液的温度__________(填标号)。
a.升高 b.降低 c.不变
(3)已知断裂1mo1共价键需要吸收的能量分别为 H —H :436kJ,I —I :151kJ,H— I :299kJ。则反应 H2+I2 = 2HI的能量变化为______(填标号)。
a.无能量变化 b.吸热 c.放热
(4)碱金属单质在空气中燃烧的产物与碱金属的活动性有关。锂单质在空气中燃烧得到的产物的化学式为__________。
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下面是甲、乙、丙三位同学制取乙酸乙酯的过程,请你参与并协助他们完成相关实验任务。
[实验目的]制取乙酸乙酯
[实验原理]甲、乙、丙三位同学均采取乙醇、乙酸与浓硫酸混合共热的方法制取乙酸乙酯。
[装置设计]甲、乙、丙三位同学分别设计了下列三套实验装置:
请从甲、乙两位同学设计的装置中选择一种作为实验室制取乙酸乙酯的装置,较合理的是________(选填“甲”或“乙”)。丙同学将甲装置中的玻璃管改成了球形干燥管,除起冷凝作用外,另一重要作用是____________________。
[实验步骤]
Ⅰ.按丙同学选择的装置组装仪器,在试管中先加入3 mL乙醇,并在摇动下缓缓加入2 mL浓硫酸充分摇匀,冷却后再加入2 mL冰醋酸;
Ⅱ.将试管固定在铁架台上;
Ⅲ.在试管②中加入适量的饱和Na2CO3溶液;
Ⅳ.用酒精灯对试管①加热;
Ⅴ.当观察到试管②中有明显现象时停止实验。
[问题讨论]
(1)步骤Ⅰ安装好实验装置,加入样品前还应检查_____________
(2)写出试管①中发生反应的化学方程式:____________(注明反应条件)。
(3)试管②中饱和Na2CO3溶液的作用是_____________
(4)从试管②中分离出乙酸乙酯的实验操作是____________
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】工业上,通常采用电解法处理酸性废水中的,装置示意图如图所示。下列说法正确的是
A.石墨极上发生氧化反应
B.阳极的电极反应式为
C.除去的反应:
D.随着电解的进行,石墨极附近电解质溶液的pH会减小
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】氢、氮、氧、硫,镁,铁、铜,锌等元素及其化合物在人们的日常生活中有着广泛的用途。回答下列问题:
(1)某同学根据已学知识,推断Mg基态原子的核外电子排布为,
该同学所画的电子排布图违背了________________________________.
(2)Fe位于___________族_______区,Fe2+价电子排布式为_____________。
(3)MgCO3的分解温度____ BaCO3 (填“>” 或、“<”)
(4)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为_________________
(5)1mol[Cu(NH3)2]+中含有σ键的数目为___________
(6)下列有关说法不正确的是____。
A.热稳定性:NH3 >PH3,原因是NH3分子间存在氢键,而PH3分子间存在范德华力
B.SO2与CO2的化学性质有些类似,但空间结构与杂化方式不同
C.熔、沸点: SiF4< SiCl4< SiBr4 <SiI4 , 原因是分子中共价键键能逐渐增大
D.熔点: CaO > KCl > KBr,原因是晶格能逐渐减小
(7)晶体Cu的堆积方式如图所示,其中Cu原子在二维平面里放置时的配位数为_________,设Cu原子半径为a,晶体的空间利用率为______。(用含π,a、的式子表示,不必化简)
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
①22gT2O含有电子数为10NA
②0.44gC3H8中含有的共价键总数目为0.1NA
③1molNa2O2与CO2完全反应时转移电子数为2NA
④28g硅晶体中含有2NA个Si—Si键
⑤11.2LCl2通入足量的NaOH溶液中充分反应,转移的电子数等于0.5NA
⑥200mL1mol·L-1Al2(SO4)3溶液中Al3+和SO42-的数目总和是NA
A.①②③B.②④⑥C.①③⑤D.①②④
查看答案和解析>>
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。下列说法正确的是(已知:反应④的离子方程式为4NH4+ + 5O22NO2- + 6H+ + N2O + 5H2O)
A. ①②均属于固氮反应
B. 海洋中的反硝化作用一定需要氧气参加
C. 反应④中每生成1 mol H2O转移2 mol e-
D. 向海洋排放含NO3-的废水可能影响海洋中氮的循环
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com