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工业上生产硫酸时,利用催化氢化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤.

(1)SO2转化为SO3是在接触室(如图1)里进行的,中部是一个热交换器,它是由导热性能良好的管状材料(如铜管)制成.温度低的气体A从管外流过,上层催化剂反应后的热气体从管内流过,通过导热材料进行气体与气体的热交换.实验室里有很多实验也需要进行热交换(除直接加热外),如在进行气体和气体热交换时,通常使用玻璃导管,气体和液体热交换时,通常使用
 
(填仪器名称),请你举一例有液体与流体热交换的化学实验
 
(填实验名称).
(2)某温度下,2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196kJ?mol-1.开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO2(g)和10.0molO2(g),当反应达到平衡时共放出热量196kJ.此时二氧化硫的转化率为
 
,该温度下平衡常数K=
 

(3)一定温度下,向体积为1L的密闭容器中充入2molSO3(g)和1molO2(g),发生下列反应:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),达到平衡时SO2的体积分数为a.若保持温度不变,以下列量作为起始量发生反应,达到平衡后SO2体积分数仍为a的是
 
(填字母).
A.向体积为1L的容器中充入2molSO3
B.向体积为1L的容器中充入4molSO2和2molO2
C.向体积为1L的容器中充入1.8molSO2、0.9molO2、0.2molSO3
D.向体积为0.5L的容器中充入1molSO2和0.5molO2
E.向体积为0.5L的容器中充入2molSO2和1molO2
(4)某学生庙想以如图2所示装置的电化学原理生产硫酸,写出通入O2一极的电极反应式
 

(5)若通入SO2的速率为2.24L?min-1(标准状况),为稳定持续生产,硫酸溶液的质量分数应维持50%,则左侧水的流入速率应为
 
mL?min-1
考点:化学平衡的计算,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡常数的含义,等效平衡
专题:化学平衡专题,电化学专题
分析:(1)冷凝管可把蒸气和冷却水进行能量交换,水浴加热是液体和液体进行能量交换;
(2)依据化学平衡三段式列式计算得到,据转化率公式求出SO2的转化率,根据平衡浓度计算平衡常数;
(3)根据平衡的特征和原平衡等效判断;
(4)原电池正极发生还原反应,氧气被还原生成水;
(5)电池的总反应式为:2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,根据方程式计算,注意硫酸的浓度不变.
解答: 解:(1)冷凝管可把蒸气和冷却水进行能量交换,水浴加热是液体和液体进行能量交换,故答案为:冷凝管;实验室制硝基苯或银镜反应;
(2)在T2温度时,开始在100L的密闭容器中加入4.0molSO2和10.0molO2,一定条件下当反应达到平衡时共放出热量196kJ,根据热化学方程式可知,参加反应的二氧化硫为2mol;
             2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)
开始量(mol) 4        10          0
变化量(mol) 2         1          2
平衡量(mol) 2         9          2
所以SO2的转化率α=
2mol
4mol
×100%=50%,
该温度下平衡常数K=
c2(SO3)
c2(SO2)?c(O2)
=
(
2mol
100L
)2
(
2mol
100L
)2×
9mol
100L
=
100
9
=11.1,
故答案为:50%;11.1;
(3)A.向体积为1L的容器中充入2molSO3,平衡向逆反应分析移动,达平衡后和原平衡等效,故A正确;
B.向体积为1L的容器中充入4molSO2和2molO2,相当于加压,平衡正向移动,二氧化硫含量较少,故B错误;
C.向体积为1L的容器中充入1.8molSO2、0.9molO2、0.2molSO3,采用极值转化法可知和原平衡等效,故C正确;
D.向体积为0.5L的容器中充入1molSO2和0.5molO2,和原平衡等效,故D正确;
E.向体积为0.5L的容器中充入2molSO2和1molO2,相当于加压,平衡正向移动,二氧化硫含量减少,故E错误;
故答案为:ACD;
(4)依据图装置分析,二氧化硫失电子发生氧化反应,氧气得电子发生还原反应,电极反应为:O2+4H++4e-=2H2O,
故答案为:O2+4H++4e-=2H2O;
(5)电池的总反应式为:2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,1min内n(SO2)=
2.24L
22.4L/mol
=0.1mol,消耗水0.1mol,生成硫酸的质量为:0.1mol×98g/mol=9.8g,消耗水的质量为:0.1mol×18g/mol=1.8g,
设1min内通入xmLH2O,
则有:
9.8g
9.8g+x×1g/mL-1.8g
=0.5
x=11.6mL/min,
故答案为:11.6.
点评:本题考查较为综合,涉及化学平衡和电化学知识,题目难度中等,本题易错点为(5),注意根据浓度不变结合反应的化学方程式计算.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

下列说法不正确的是(  )
A、分子、原子、离子都是构成物的粒子
B、由同种元素组成的物质不一定是纯净物
C、含有氧元素的化合物称为氧化物
D、含有羟基的有机物不一定属于醇

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列物质中所含分子的物质的量最多的是(  )
A、标准状况下11.2LHCl
B、6.02×1023个CO2
C、36gH2O(H2O的摩尔质量为18g?mol-1
D、1.5molN2

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科目:高中化学 来源: 题型:

铁元素是人体必需的微量元素,铁在人体内的主要功能是与血红蛋白一起(含低价铁)参与氧的运输、转运、交换和组织呼吸的过程.精制铁粉可与乳酸反应制备一种药物,反应式如下:
2CH3CH(OH)COOH+Fe→[CH3CH(OH)COO]2Fe+H2
请写出反应式中的还原剂
 
,推测产物乳酸亚铁可以治疗的疾病是
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如图实验方案,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4?7H2O)和胆矾晶体.

请回答:
(1)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是
 
,该操作中除用到烧杯和玻璃棒外,还必须用到的玻璃仪器有
 

(2)溶液A中的离子主要有
 
;试剂X是
 

(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如上右图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是(用离子方程式表示)
 
;为了避免固体C减少,改进的措施是
 

(4)用固体F制备CuSO4溶液的化学方程式是2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,这样做的好处是
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

A《化学与生活》
材料是人类生存和发展的物质基础,合理使用材料可以改善我们的生活.
(1)居室装修所使的人造板材会释放出一种挥发性物质,长期接触会引起过敏性皮炎,免疫功能异常,该挥发性物质是
 
(填字母).
A.酒精     B.蔗糖   C.甲醛
(2)玻璃是重要的硅酸盐产品.生产玻璃时,石灰石与石英反应的化学方程式为
 

(3)保持洁净安全的生存环境已成为全人类的共识,人与自然要和谐相处.对汽车加装尾气催化净化装置,可以使其中的NO、CO相互反应转化成无毒的气体,其原理可以用化学方程式表示为
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

科学研究发现,酒精(C2H5OH)会导致触觉能力、判断能力和操作能力降低,视觉能力变差、视觉敏锐度下降、注意力降低、反应能力下降.所以,饮酒驾车,特别是醉酒后驾车,对道路交通安全的危害是十分严重的.试回答下列问题:
(1)酒精由
 
种元素组成,它属于
 
(填“无机物”或“有机物”).
(2)酒精中碳元素与氢元素的质量比为
 
.(最简整数比)
(3)下列有关说法中,错误的是
 
.(填序号)
①推广乙醇汽油可减少环境污染          ②70%的酒精溶液可用于杀菌消毒
③酒精是一种常见的溶剂                ④青少年饮酒是一种时尚.

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科目:高中化学 来源: 题型:

化合物A的分子式为C3H6O2,B能发生银镜反应,有图示的转化关系,
(1)A的名称是
 

(2)B的结构简式是
 

(3)D中含有的官能团是
 

(4)写出C+E→F的化学方程式
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

完成下列各题
(1)工业上以氯气和石灰乳为帮料制造漂白粉,漂白粉的有效成分是
 
(填“CaCl2”或“Ca(ClO)2”).
(2)某些合成染发剂含有对苯二胺(),有一定的致癌作用.对苯二胺属于
 
(填“有机物”或“无机物”).

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