Question

【题目】碳及其化合物在人们的日常生活、工农业生产及科学研究中有着重要的作用。回答下列有关问题：

(1)煤炭是人们利用最为广泛的燃料，但因煤炭含硫而导致大气污染。对燃煤烟气中的SO2可采用碳酸钙浆液法吸收，即把燃煤烟气和空气同时鼓入到含CaCO3的浆液中，使SO2被吸收。①该反应生成石膏(CaSO4 2H2O)，化学方程式为____________________。

②标准状况下，某种烟气中SO2含量为2.1×10-3g L-1，则反应中转移3 mol电子时，处理标

准状况下烟气的体积为___________L（保留两位有效数字）。

(2)工业炼铁的基本原理是:在高温下，焦炭燃烧生成的CO将铁矿石中铁的氧化物还原得到铁。

已知：

①Fe2O3(s)+3C(s,石墨)==2Fe(s)+3CO(g) △H= +489.0 kJ mol-1；

②C(s,石墨)+CO2(g) ==2CO(g) △H= +172.5 kJ mol-1。

则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为_______________________。

(3)碳酸二甲酯(DMC)是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料。一定温度时，在容积为1.0 L的恒容密闭容器中充入2.5molCH3OH(g)、适量CO2和5×10-3催化剂，容器中发生反应：2CH3OH(g) +CO2(g) CH3OCOOCH3(g) +H2O(g) △H= -15.5kJ mol-1。甲醇转化数(TON)与反应时间的关系如图1所示：

已知:TON=

①该温度时，甲醇的最高转化率为_______________。

② 0 ~7 h内DMC的平均反应速率是_______mol·L-1·h-1（保留两位有效数字）。

③图2是甲醇转化数随某种物理量的变化曲线，该物理量可能是_______；为使该反应向正

反应方向移动，可采取的措施有______________________。(答出一条即可)。

(4)CO2溶解于水形成碳酸。碳酸与次氯酸的电离常数如下表所示：

弱酸	碳酸	次氯酸
电离常数(Ka)	Ka1=4.4×l0-7 Ka2=5.6×10-11	3.0×10-8

在NaClO溶液中通入少量CO2 ，反应的离子方程式为_____________________，0.03 mol L-1 NaClO 溶液的 pH=________________。

Answer 1

【答案】(1) 2CaCO3+2SO2+O2+4H2O==2(CaSO42H2O) +2CO2 4.6×104

(2)Fe2O3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ mol-1

(3) ①7% ②0.011 ③ 温度 降温、增大CH3OH或CO2浓度、抽走DMC或水蒸气等

(4)CO2+ClO-+H2O==HClO + HCO3- 10

【解析】（1）①本题考查化学反应方程式的书写，亚硫酸的酸性强于碳酸，氧气把＋4价S氧化成＋6价，CaCO3＋SO2＋O2＋H2O→CaSO4·2H2O＋CO2，根据化合价的升降法进行配平，即 2CaCO3+2SO2+O2+4H2O=2(CaSO4·2H2O) +2CO2；②本题考查化学计算，根据化学反应方程式，消耗2molSO2时，转移电子为2×2mol=4mol，现在转移3mol电子，消耗SO2的物质的量为2×3/4mol=1.5mol，其中SO2的质量为1.5×64g=96g，因此烟气的体积为96/2.1×10－3L=4.6×104L；（2）本题考查盖斯定律的应用，目标反应是：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，①－②×3，得出：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=(489.0－3×172.5)kJ·mol－1=－28.5kJ·mol－1；（3）本题考查化学反应速率的计算、影响化学反应速率和化学平衡移动的因素，①甲醇的最高转化率是在10h，此时已转化甲醇的物质的量为35×5×10－3mol=0.175mol，转化率为0.175/2.5×100%=7%；②0～7h时，甲醇转化的物质的量为30×5×10－3mol=0.15mol，生成DMC的物质的量为0.15/2mol=0.075mol，根据化学反应速率数学表达式，v(DMC)=0.075/(1×7)mol/(L·h)=0.011 mol/(L·h)；③最高点时，达到平衡，然后随着反应进行，转化数降低，此反应的正反应是放热反应，因此升高温度，平衡向逆反应方向进行，转化数降低，因此是温度对甲醇转化数的影响，根据勒夏特列原理，降温、增大CH3OH或CO2浓度、抽走DMC或水蒸气等 ，促使反应向正反应方向进行；（4）本题考查电离平衡常数的影响以及pH的计算，电离平衡常数越大，说明电离程度越大，电离出H＋能力大小：H2CO3>HClO>HCO3－，因此NaClO溶液通入少量CO2，发生CO2＋ClO－＋H2O=HClO＋HCO3－；NaClO溶液中ClO－发生水解水解反应方程式为ClO－＋H2O HClO＋OH－，根据水解平衡常数的表达式，Kh=c(OH－)×c(HClO)/c(ClO－)=Kw/Ka，根据水解方程式，得出c(OH－)=c(HClO)，水解的程度微弱，c(ClO－)=0.03mol·L－1，Kw=10－14，Ka=3.0×10－8，代入数值，求出c(OH－)=10－4mol·L－1，即pOH=4，pH=14－4=10。