(共14分) 2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的ΔH=-99kJ·mol-1.请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示 、 ,E的大小对该反应的反应热有无影响?(填“有影响”或“无影响”) 。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低? ,理由是 ;
(2)图中△H= KJ·mol-1;
(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式 ;
(4)如果反应速率υ(SO2)为0.05 mol·L-1·min-1,则υ(O2)= mol·L-1·min-1、υ(SO3)= mol·L-1·min-1;
(5)已知单质硫的燃烧热为296 KJ·mol-1,计算由S(s)生成3 molSO3(g)的△H (要求计算过程)。
(12分)研究氮、硫元素的化合物具有重要意义。
(1)t0℃,p0kpa时,向固定容积为2L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0molO2,5分钟后达到平衡,测得生成1.0mol SO3(g),放出热量98.0kJ,则v(O2)=__________mol·L-1·min,若继续通入2.0mol SO2和1.0mol O2,则平衡____________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后,__________mol<n(SO3)<__________mol。
已知t0℃,p0kpa时,N2和O2反应的能量变化如图所示:
则t0℃,P0kpa时,SO2与NO反应生成N2和SO3的热化学方程式为____________________。
(2)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g),下列能说明反应达到平衡状态的是________(填写代号)。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.NO2和SO2的体积比保持不变
d.每消耗1mol SO3的同时生成1molNO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:4,则平衡常数K=_____________。
(3)一定温度下,向氨水中加水稀释的过程中,NH3·H2O的电离程度______________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),________________。
(12分)电解池、原电池对于金属冶炼、实验室研究具有十分重要的意义。
(1)电解方法精炼粗铜,电解液选用CuSO4溶液,精炼过程中电解质溶液的浓度______________(填写“增大”、“减小”或“不变”)。铜在潮湿空气中会被锈蚀,写出该反应的化学方程式______________,锈蚀过程中发生了原电池反应,该电池的正极反应式为______________。
(2)研究发现有机合成反应可形成原电池,既生产产品,又生产电能。例如烯烃生产卤代烃的反应就可制成原电池,若电池总反应表示为:
则该原电池的负极反应式为_________________________。
(3)如图为Mg-NaClO燃料电池结构示意图,已知电解质溶液为NaOH溶液,且两电极中一个为石墨电极,一个为镁电极。
Y电极材料为_____________,X电极发生的电极反应式为_____________,若该电池开始时加入1L0.2 molNaOH溶液,然后从下口充入1L 0.1mol
NaClO溶液(忽略整个过程的体积变化),当NaClO完全放电时溶液的pH=_______________。
(13分)实验室以含有少量铁的粗铜粉和硫酸与硝酸的混合溶液为原料制备CuSO4·5H2O(胆矾)晶体。设计的工艺流程图如下:
请回答下列问题:
(1)根据反应原理,操作①所需的混酸溶液中硝酸和硫酸的理论配比(物质的量之比)为________。操作②中需要把NO与_____气体混合通入水中,混入该气体的目的是__________________________(用化学方程式表示)。
(2)溶液I中存在一定浓度的Fe3+、Cu2+,在该浓度时生成氢氧化物沉淀的pH如下表。操作③中某学生设计物质X为H2O,若加水调整溶液pH,则Fe(OH)3开始沉淀的pH_______1.9(填“<”、“>”或“=”);而实际操作中一般不用此法调节溶液pH,其主要原因是___________________。
(3)操作④中物质Y为_______。查阅资料知CuSO4·5H2O的溶解度曲线如图所示,则操作⑤应采取的措施是蒸发浓缩、______________、过滤、洗涤、干燥等。
(4)为测定胆矾中结晶水的数目,称取25.0g胆矾品体在坩埚中加热,固体质量随温度升高而变化的曲线如图。
当固体质量为8.0g时,观察到固体完全呈黑色。请列式计算开始称取的胆矾中结晶水的数目。
(13分)SO2是主要大气污染物之一。工业上烟气脱硫的方法如下:
请回答下列问题:
(1)石灰—石膏法的流程如图:。
该法原料便宜,产物有利用价值。写出氧化室中发生反应的化学方程式_______________。
(2)碱法的流程如图:。该法吸收快,效率高。若在操作中持续通入含SO2的烟气,则最终产物X为________。操作过程中测得吸收塔内溶液pH=7,则溶液中含硫微粒的浓度由大到小的顺序为_______________。(已知:
)。
(3)工业上在石灰—石膏法和碱法的基础上,结合两种方法的优点,设计出新的脱硫方案如下:
其中物质Y的化学式为_______,转化塔中反应的化学方程式是__________。
(4)最近利用碱法得到产物X的溶液电解制硫酸的工艺己被某些工厂采用。其装置如图所示(电极为惰性电极)。阴极的电极反应式是__________,透过阴离子交换膜的离子主要为_________。该装置使X转化为硫酸的转化率不会超过________。
(13分)天然气的主要成分是甲烷,它是一种重要的燃料和基础化工原料。
(1)以甲烷和水为原料可制取甲醇。
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206.0kJ/mol
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=—129.0kJ/mol
则CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g)的△H=__________kJ/mol。
(2)用甲烷催化还原NOx为N2可消除氮氧化物的污染,写出反应的化学方程式_______。
(3)一定条件下,反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)可以制取合成氨的原料气H2。将1.0mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L的反应室,CH4的平衡转化率与温度的关系如图。已知100℃时达到平衡所需的时间是5min,则用H2表示的反应速率v(H2)=___________;该温度时的平衡常数K=__________,该反应的△H_______0(填“<”、“>”或“=”)。
(4)某化学小组设计如图装置进行饱和NaCl溶液电解实验。
请回答下列问题:
已知每个甲烷燃料电池中盛有1.0L2.0 mol/L的KOH溶液。标准状况下,当每个燃料电池的负极通入甲烷的体积均为33.6L,且反应完全,则理论上电池溶液中c(K2CO3)_______c(KHCO3)(填“<”、“>”或“=”):最多能产生标准状况氯气的体积为________L。