【題目】可逆反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是硫酸工業(yè)中非常重要的一個反應,因該反應中使用催化劑而被命名為接觸法制硫酸。
(1)使用 V2O5 催化該反應時,涉及到催化劑 V2O5 的熱化學反應有:
①V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g) △H1=+59.6kJ·mol-1
②2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s) △H2=-314.4kJ·mol-1
則2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H3=_____,若降低溫度,該反應速率會_____(填“增大”或“減小”)
(2)向 10 L 密閉容器中加入 V2O4(s)、SO2(g)各 1 mol 及一定量的 O2,改變加入 O2 的量,在常溫下反應一段時間后,測得容器中 V2O4、V2O5、SO2 和 SO3 的量隨反應前加入 O2 的變化如圖甲所示,圖中沒有 生成 SO3 的可能原因是____________________________________________________。
(3)向 10 L 密閉容器中加入 V2O5(s)、SO2(g)各 0.6mol,O2(g)0.3mol,保持恒壓的條件下 分別在 T1、T2、T3 三種溫度下進行反應,測得容器中 SO2 的轉化率如圖乙所示。
①T1 _____T2(填“>”或“<”)。
②T2時,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數K=_____。若向該容器通入高溫 He(g)(不參加反應,高于T2),SO3 的產率將______選填“增大”“減小”“不變”“無法確定”),理由是_____。
③結合化學方程式及相關文字,解釋反應為什么在 T3 條件下比 T2 條件下的速率慢:__________。
(4)T2 時使用 V2O5 進行反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在保證 O2(g)的濃度不變的條件下,增大容器的體積,平衡_____(填字母代號)。
A.向正反應方向移動 B.不移動 C.向逆反應方向移動 D.無法確定
【答案】-195.2kJ/mol 減小 常溫下,V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g)和2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應都很慢 < 1.89×104 減小 該反應為氣體體積減小的放熱反應,通入高溫He相當于加熱;同時容器的體積增大,相當于減小壓強,平衡均左移,產率減小 該反應正向為放熱反應,平衡時溫度越高,SO2的轉化率越低,故T3比T2高,高溫下,反應②平衡向左移動,生成的V2O4固體覆蓋在V2O5固體的表面,減小了V2O5與SO2氣體的接觸面積,使得V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g)的反應速率降低 B
【解析】
(1)結合已知熱化學方程式,根據蓋斯定律進行計算;
(2)由圖像可知,隨反應前加入 O2 量的變化,SO2未參與反應,V2O4逐漸減少,V2O5逐漸增多,根據反應條件和反應方程式分析反應的發(fā)生;
(3)①溫度越高,反應速率越大;
②由圖像可知,在T2溫度下,該反應達到平衡狀態(tài)時,SO2的轉化率為90%,則可列出三段式,計算平衡時氣體總物質的量,再根據恒溫恒壓下,氣體的體積之比等于物質的量之比可得,計算平衡時容器的體積,從而計算平衡時氣體的濃度,進而計算該反應的平衡常數;通入高溫He相當于加熱,同時容器的體積會增大,再結合平衡移動規(guī)律分析;
③結合平衡移動規(guī)律以及V2O5催化反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的歷程分析原因;
(4)根據V2O5催化反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的歷程分析。
(1)已知熱化學方程式①V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g) △H1=+59.6kJ·mol-1;②2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s) △H2=-314.4kJ·mol-1;根據蓋斯定律可知,由2×①+②可得目標方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),則△H3=2△H1+△H2=+59.6kJ·mol-1×2-314.4kJ·mol-1=-195.2kJ/mol,降低溫度,反應速率會減小,故答案為:-195.2kJ/mol;減。
(2)由圖像可知,隨反應前加入 O2 量的變化,SO2未參與反應,V2O4逐漸減少,V2O5逐漸增多,由此可知,容器中發(fā)生反應2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s),而反應V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g)和2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)幾乎沒有發(fā)生,可能是在常溫下反應都很慢,則沒有生成SO3,故答案為:常溫下,V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g)和2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應都很慢;
(3)①由圖像可知,在T2溫度下,該反應先達到平衡狀態(tài),則反應速率更大,且該反應正向為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,SO2的轉化率降低,則T2溫度更高,故答案為:<;
②由圖像可知,在T2溫度下,該反應達到平衡狀態(tài)時,SO2的轉化率為90%,則SO2的轉化量為0.54mol,可列出三段式(單位為mol),則平衡時氣體總物質的量為0.06mol+0.03mol+0.54mol=0.63mol,設平衡時容器的體積為V,根據恒溫恒壓下,氣體的體積之比等于物質的量之比可得,,解得,V=7L,則該反應的平衡常數;由于該反應為氣體體積減小的放熱反應,通入高溫He相當于加熱,同時容器的體積會增大,相當于減小壓強,平衡均左移,產率減小,故答案為:1.89×104;減;該反應為氣體體積減小的放熱反應,通入高溫He相當于加熱,同時容器的體積增大,相當于減小壓強,平衡均左移,產率減小;
③該反應正向為放熱反應,平衡時溫度越高,SO2的轉化率越低,故T3比T2高,高溫下,反應②平衡向左移動,生成的V2O4固體覆蓋在V2O5固體的表面,減小了V2O5與SO2氣體的接觸面積,使得V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g)的反應速率降低,故答案為:該反應正向為放熱反應,平衡時溫度越高,SO2的轉化率越低,故T3比T2高,高溫下,反應②平衡向左移動,生成的V2O4固體覆蓋在V2O5固體的表面,減小了V2O5與SO2氣體的接觸面積,使得V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g)的反應速率降低;
(4)T2 時使用 V2O5 進行反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),實際上反應的過程為①V2O5 (s)+SO2 (g)V2 O4 (s)+SO3 (g),②2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s),反應①為反應前后氣體物質的量不變的反應,增大容器的體積,即減小壓強,平衡不移動,對于反應②,由于氧氣的濃度不變,則平衡也不移動,故2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)不移動,故答案為:B。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】茶是我國的傳統(tǒng)飲品,茶葉中含有茶多酚可以替代食品添加劑中對人體有害的合成抗氧化劑,用于多種食品保鮮等,如圖所示是茶多酚中含量最高的一種兒茶素A的結構簡式,關于這種兒茶素A的有關敘述正確的是( )
①分子式為C15H14O7 ②1mol兒茶素A在一定條件下最多能與7mol H2加成 ③等質量的兒茶素A分別與足量的金屬鈉和氫氧化鈉反應消耗金屬鈉和氫氧化鈉的物質的量之比為1:1 ④1mol兒茶素A與足量的濃溴水反應,最多消耗Br2 4mol
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】有機物a和苯通過反應合成b的過程可表示為下圖(無機小分子產物略去)。則下列說法錯誤的是( )
A.該反應是取代反應
B.若R為—CH3時,b中所有碳原子共面
C.若R為—C4H9時,則b中苯環(huán)上的一氯代物可能的結構共有12種
D.若R為—C4H5時,1mol b最多可以與4molH2加成
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】已知某可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)在密閉容器中進行,下圖表示在不同反應時間t時,溫度T和壓強P與反應物B在混合氣體中的體積分數B%的關系曲線,由曲線分析,下列判斷正確的是
A.T1<T2 P1>P2 m+n>p放熱反應B.T1>T2 P1<P2 m+n>p吸熱反應
C.T1<T2 P1>P2 m+n<p放熱反應D.T1>T2 P1<P2 m+n<p吸熱反應
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】CO2和CH4催化重整可制備合成氣,對減緩燃料危機具有重要的意義,其反應歷程示意圖如下:
下列說法不正確的是
A.合成氣的主要成分為CO和H2B.①→②既有碳氧鍵的斷裂,又有碳氧鍵的形成
C.Ni在該反應中做催化劑D.①→②吸收能量
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】祖母綠被稱為綠寶石之王,是四大名貴寶石之一,其主要成分為Be3Al2Si6O18,因含有微量的Cr、Ni、Fe元素而呈現(xiàn)各種顏色;卮鹣铝袉栴}:
(1)祖母綠寶石屬于晶體,鑒別晶體最可靠的科學方法是_____________。
(2)基態(tài)Cr原子的價層電子排布式為_________;基態(tài)Si原子電子占據最高能級的電子云輪廓圖為_________。
(3)六羰基鉻[Cr(CO)6]用于制高純度鉻粉,它的沸點為220℃。Cr(CO)6的晶體類型是_______,1 mol Cr(CO)6中含σ鍵的數目為_________;
(4)BeCl2分子的空間構型是_________,寫出該分子的一種等電子體的分子式_________。它的二聚體Be2Cl4結構如圖所示Cl-BeBe-Cl,,其中Be原子的雜化方式是_________。
(5)BeO的立方晶胞如圖所示,在該晶胞中與一個O2-距離最近且相等的O2-有________個。若該晶體的密度為d g·cm-3,設阿伏加德羅常數的值為NA,則晶胞邊長a=________nm。(列出計算表達式)
(6)多數配離子顯示顏色與d軌道的分裂能有關。分裂能是指配離子的中心原子(離子)的一個電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量(用△表示),它與中心離子的結構、電荷、配體有關。試判斷分裂能△[Fe(H2O)6]3+________ △[Fe(H2O)6]2+(填“>”、“=”或“<”),理由是___________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】據報導,我國已研制出“可充室溫鈉----二氧化碳電池”,電極材料為鈉金屬片和碳納米管,電解液為高氯酸鈉四甘醇二甲醚,電池總反應式為4Na+3CO22Na2CO3+C,生成的固體Na2CO3沉積在碳納米管上。下列敘述不正確的是( )
A.放電時鈉金屬片發(fā)生氧化反應
B.放電時吸收CO2,充電時釋放CO2
C.放電時Na+向碳納米管移動
D.放電時正極的電極反應式為2Na-2e-+CO32-=Na2CO3
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物,含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。
(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產中氨催化氧化的副產物,用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學方程式為________。
(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收,主要反應為
NO+NO2+2OH2+H2O
2NO2+2OH++H2O
①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有________(填字母)。
A.加快通入尾氣的速率
B.采用氣、液逆流的方式吸收尾氣
C.吸收尾氣過程中定期補加適量NaOH溶液
②吸收后的溶液經濃縮、結晶、過濾,得到NaNO2晶體,該晶體中的主要雜質是________(填化學式);吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是________(填化學式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣,可提高尾氣中NO的去除率。其他條件相同,NO轉化為的轉化率隨NaClO溶液初始pH(用稀鹽酸調節(jié))的變化如圖所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl和,其離子方程式為________。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO轉化率越高。其原因是________。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】將11.2 g鐵粉投入到盛有100 mL 、3 mol·L-1稀硫酸的燒杯中,4 min時鐵粉剛好溶解(溶解前后溶液體積變化忽略不計),下列表示這個反應的速率正確的是
A.v(Fe)=0.5 mol/(L·min)B.v(H2SO4)=1.5 mol/(L·min)
C.v(H2SO4)=0.5 mol/(L·min)D.v(FeSO4)=1 mol/(L·min)
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