國(guó)家擬于“十二五”期間將SO2的排放量減少8%,研究SO2綜合利用意義重大。
(1)已知25℃時(shí):SO2(g)+2CO(g)=2CO2(g)+Sx(s) △H=akJ/mol
2COS(g)+SO2(g)=2CO2(g)+Sx(s) △H=bkJ/mol。
則CO與Sx生成COS反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________________________。
(2)有人設(shè)想按如圖所示裝置用廢氣中的SO2生產(chǎn)硫酸。
寫出SO2電極的電極反應(yīng)式__________________________。
(3)提高反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0中SO2的轉(zhuǎn)化率是控制SO2排放的關(guān)鍵措施之一。某課外活動(dòng)小組進(jìn)行了如下探究:
①T1溫度時(shí),在2L的密閉容器中加入4.0molSO2和2.0molO2,5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為50%,前5 min內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率為___________。
②在①中的反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變下列條件,能使SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的平衡濃度都比原來增大的是
_________(填序號(hào))。
a.溫度和容器體積不變,充入1.0molHe (g)
b.溫度和容器體積不變,充入2molSO2和lmolO2
c.溫度和容器體積不變,充入1.0molSO2
d.在其他條件不變時(shí),減小容器的容積
③在其他條件不變的情況下,探究起始時(shí)氧氣物質(zhì)的量對(duì)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反應(yīng)的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。(圖中T表示溫度,n表示物質(zhì)的量):在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中,SO2的轉(zhuǎn)化率最高的是____,溫度T1______T2(填“>”“<”或“=”)。
(1)CO(g)+Sx(s)=COS(g) △H=kJ/mol(2分)
(2)SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+(2分)
(3)①0.2mol·L-1·min-1(2分,無單位或單位錯(cuò)誤不得分) ②b d(2分)③c(2分) >(2分)
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)已知反應(yīng)①SO2(g)+2CO(g)=2CO2(g)+Sx(s) △H=akJ/mol,②2COS(g)+SO2(g)=2CO2(g)+Sx(s) △H=bkJ/mol,則根據(jù)蓋斯定律可知,(①-②)÷2即得到反應(yīng)CO(g)+Sx(s)=COS(g),所以該的反應(yīng)熱△H=kJ/mol。
(2)該裝置是原電池,氧氣得到電子,在正極通入。SO2失去電子,在負(fù)極通入。原電池中陰離子向正極移動(dòng),由于存在質(zhì)子交換膜,因此氫離子在負(fù)極生成,所以SO2電極的電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+。
(3)①5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為50%,則反應(yīng)中消耗SO2的物質(zhì)的量是4mol×50=2mol,其濃度是2mol÷2L=1mol/L,所以前5 min內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率==0.2mol/( L·min)。
②a.溫度和容器體積不變,充入1.0molHe (g),物質(zhì)的濃度不變,平衡不移動(dòng),所以a不正確;b、溫度和容器體積不變,充入2molSO2和lmolO2,則相當(dāng)于是增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的平衡濃度都比原來增大,b正確;c、溫度和容器體積不變,充入1.0molSO2,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),三氧化硫的濃度增大,但SO2的轉(zhuǎn)化率降低,c不正確;d、在其他條件不變時(shí),減小容器的容積,壓強(qiáng)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的平衡濃度都比原來增大,d正確,答案選bd。
③根據(jù)圖像可知,b點(diǎn)時(shí)三氧化硫的含量最高,繼續(xù)增大氧氣的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),SO2的轉(zhuǎn)化率增大,所以在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中,SO2的轉(zhuǎn)化率最高的是c點(diǎn)。由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),三氧化硫的含量降低。根據(jù)圖像可知,在氧氣的物質(zhì)的量相同的情況下,T2曲線表示的三氧化硫含量高,因此溫度是T1>T2。
考點(diǎn):考查熱化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)速率的計(jì)算、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
c(N2)?c2(CO2) |
c2(CO)?c2(NO) |
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1 |
2 |
c(N2)c2(CO2) |
c2(NO)c2(CO) |
c(N2)c2(CO2) |
c2(NO)c2(CO) |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
濃度/mol?L-1 時(shí)間/min |
NO | N2 | CO2 |
0 | 1.00 | 0 | 0 |
10 | 0.58 | 0.21 | 0.21 |
20 | 0.40 | 0.30 | 0.30 |
30 | 0.40 | 0.30 | 0.30 |
40 | 0.32 | 0.34 | 0.17 |
50 | 0.32 | 0.34 | 0.17 |
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