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【题目】COSO2是常见的大气污染物,应用化学原理变废为宝,意义重大。

(1)COSO2用铝矾土作催化剂、475 ℃条件下反应生成CO2和硫蒸气,该反应可用于从烟道气中回收硫,反应过程中各组分的物质的量与反应时间的关系如图所示,该反应的化学方程式为________

(2)利用CO可以合成新能源物质——甲醇。其原理为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。在压强分别为p1p2,体积均为V L的两个容器中充入a mol CO2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡时转化率与温度、压强的关系有下表数据:

50

100

200

300

400

p1

0.65

0.50

0.40

0.32

0.24

p2

0.80

0.70

0.65

0.50

0.41

ΔH________0p1________p2。(填“>”“<”或“=”)。

②压强为p2,温度为300 ℃时,该反应的平衡常数K________

③压强为p1,温度为100 ℃时,达到平衡后,继续向其中通入0.5a mol COa mol H20.5a mol CH3OH,则平衡时CH3OH的体积分数________(填“增大”“减小”或“不变”)。

④下列说法正确的是________

a.当n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)=121时,可逆反应达到平衡状态

b.平衡后向体积为V L的容器内继续充入He,平衡不移动

c.使用新型催化剂,可提高CO的平衡转化率

(3)MnO2悬浊液、NaOH溶液都是SO2气体常用的吸收剂。

①已知MnO2SO2MnSO4,吸收SO2的装置如图所示。反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,可采取的合理措施有_____________________

②将标准状况下4.48 L SO2气体缓缓通入100 mL 3 mol·L1 NaOH溶液中,充分反应后c(Na)=___ (填几种粒子浓度之和)。

③取②中所得溶液10 mL,加水稀释成1 L,向其中加入CaCl2固体至有沉淀CaSO3(Ksp3.1×107)生成,则所加CaCl2固体的质量为_____mg

【答案】4CO2SO24CO2S2 增大 b 缓慢通入SO2 控制合适的温度 1.5[c(SO32)+c(HSO3)+c(H2SO3)] 3.441

【解析】

(1)结合题中所给图像可知反应物、生成物的变化量,040min,两种反应物的变化量分别为2mol1mol,两种生成物的变化量分别为2mol0.5mol,反应物CO中的C为+2价,生成物CO2中的C为+4价,而反应物SO2中的S为+4价,生成物硫蒸气中的S0价,根据氧化还原反应中得失电子守恒,以及反应物、生成物的变化量之比等于化学计量数之比,推断出硫蒸气的化学式为S2,该方程式为4CO2SO24CO2S2

(2)①当压强一定时,温度越高,反应物的转化率越低,故该反应为放热反应,ΔH0,由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的方程式可知,该反应为反应前后气体分子数减小的反应,压强越大,转化率越高,故p1p2

②压强为p2,温度为300 ℃时,平衡时转化率为0.50,可知平衡时:c(CO)=0.5a/VmolL-1c(H2)=a/VmolL-1c(CH3OH)=0.5a/VmolL-1,该反应的平衡常数Kc(CH3OH)/c2(H2)c(CO)=

③压强为p1,温度为100 ℃时,达到平衡后,平衡时转化率为0.50COH2CH3OH的物质的量分别为0.5a mola mol0.5a mol,继续向其中通入0.5a mol COa mol H20.5a mol CH3OH,各物质的浓度加倍,等效于体积压缩一半,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大;

a.没有说明温度压强,当n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)=121时,不能排判断该反应达到平衡,a错误;

b.平衡后向体积为V L的容器内继续充入He,反应物、生成物的浓度没有改变,平衡不移动,b正确;

c.使用新型催化剂,可提高反应速率,但是不能提高CO的平衡转化率,c错误;

答案选b

(3)①反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,可采取缓慢通入SO2,增大SO2MnO2的接触时间,另外也可以降低温度,因为温度越高,气体在溶液中的溶解度越小;

n(Na+)=0.3moln(SO32-)+n(HSO3)+n(H2SO3)=0.2mol,故根据物料守恒c(Na+)=1.5[c(SO32)+c(HSO3)+c(H2SO3)];

0.2mol SO20.3mol NaOH反应生成0.1molNa2SO30.1molNaHSO3,此时c(SO32)=0.1mol/0.1L=1molL-1,取该溶液溶液10 mL,加水稀释成1 L,稀释后c(SO32)=0.01 mol L-1c(SO32) c(Ca2+)=0.01c(Ca2+)=3.1×107c(Ca2+)=3.1×105 molL-1m(CaCl2)= 3.1×105 molL-1 1L 111gL-1 1000mgg-1=3.441 mg

练习册系列答案
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(2)无机非金属材料中,用于电子工业的高纯碳酸钙、高纯氧化钙生产流程如下:

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①硝酸钙与碳酸铵在溶液中反应,其基本反应类型为_______

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④高纯氧化钙生产过程中,干燥的主要目的是为了防止______(用化学方程式表示);

(3)有机高分子材料玉米塑料,因其可降解被广泛用来替代一次性泡沫塑料,玉米塑料的使用可减少_______污染,20世纪30年代,尼龙因其抽成细丝极像蚕丝而被推向世界,生活中可采用______方法区分尼龙和蚕丝。

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C2H2 ___________

②碱性介质

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C2H2______________

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①酸性介质

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C2H5OH ______________

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