Question

【題目】CO、SO2是常見的大氣污染物，應(yīng)用化學(xué)原理變廢為寶，意義重大。

(1)CO與SO2用鋁礬土作催化劑、475 ℃條件下反應(yīng)生成CO2和硫蒸氣，該反應(yīng)可用于從煙道氣中回收硫，反應(yīng)過程中各組分的物質(zhì)的量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

(2)利用CO可以合成新能源物質(zhì)——甲醇。其原理為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。在壓強分別為p1、p2，體積均為V L的兩個容器中充入a mol CO、2a mol H2，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，平衡時轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系有下表數(shù)據(jù)：

	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

①ΔH________0，p1________p2。(填“＞”“＜”或“＝”)。

②壓強為p2，溫度為300 ℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。

③壓強為p1，溫度為100 ℃時，達到平衡后，繼續(xù)向其中通入0.5a mol CO、a mol H2、0.5a mol CH3OH，則平衡時CH3OH的體積分數(shù)________(填“增大”“減小”或“不變”)。

④下列說法正確的是________。

a．當(dāng)n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝1∶2∶1時，可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)

b．平衡后向體積為V L的容器內(nèi)繼續(xù)充入He，平衡不移動

c．使用新型催化劑，可提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率

(3)MnO2懸濁液、NaOH溶液都是SO2氣體常用的吸收劑。

①已知MnO2＋SO2＝MnSO4，吸收SO2的裝置如圖所示。反應(yīng)過程中，為使SO2盡可能轉(zhuǎn)化完全，可采取的合理措施有___________、__________。

②將標準狀況下4.48 L SO2氣體緩緩?fù)ㄈ?/span>100 mL 3 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反應(yīng)后c(Na＋)＝___ (填幾種粒子濃度之和)。

③取②中所得溶液10 mL，加水稀釋成1 L，向其中加入CaCl2固體至有沉淀CaSO3(Ksp＝3.1×10－7)生成，則所加CaCl2固體的質(zhì)量為_____mg。

Answer 1

【答案】4CO＋2SO24CO2＋S2 ＜ ＜ 增大 b 緩慢通入SO2 控制合適的溫度 1.5[c(SO32—)＋c(HSO3—)＋c(H2SO3)] 3.441

【解析】

(1)結(jié)合題中所給圖像可知反應(yīng)物、生成物的變化量，0～40min，兩種反應(yīng)物的變化量分別為2mol、1mol，兩種生成物的變化量分別為2mol、0.5mol，反應(yīng)物CO中的C為+2價，生成物CO2中的C為+4價，而反應(yīng)物SO2中的S為+4價，生成物硫蒸氣中的S為0價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒，以及反應(yīng)物、生成物的變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，推斷出硫蒸氣的化學(xué)式為S2，該方程式為4CO＋2SO24CO2＋S2；

(2)①當(dāng)壓強一定時，溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越低，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，由CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的方程式可知，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓強越大，轉(zhuǎn)化率越高，故p1＜p2；

②壓強為p2，溫度為300 ℃時，平衡時轉(zhuǎn)化率為0.50，可知平衡時：c(CO)=0.5a/VmolL-1、c(H2)=a/VmolL-1、c(CH3OH)=0.5a/VmolL-1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝c(CH3OH)/c2(H2)c(CO)＝；

③壓強為p1，溫度為100 ℃時，達到平衡后，平衡時轉(zhuǎn)化率為0.50，CO、H2、CH3OH的物質(zhì)的量分別為0.5a mol、a mol、0.5a mol，繼續(xù)向其中通入0.5a mol CO、a mol H2、0.5a mol CH3OH，各物質(zhì)的濃度加倍，等效于體積壓縮一半，平衡正向移動，CH3OH的體積分數(shù)增大；

④a．沒有說明溫度壓強，當(dāng)n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝1∶2∶1時，不能排判斷該反應(yīng)達到平衡，a錯誤；

b．平衡后向體積為V L的容器內(nèi)繼續(xù)充入He，反應(yīng)物、生成物的濃度沒有改變，平衡不移動，b正確；

c．使用新型催化劑，可提高反應(yīng)速率，但是不能提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，c錯誤；

答案選b。

(3)①反應(yīng)過程中，為使SO2盡可能轉(zhuǎn)化完全，可采取緩慢通入SO2，增大SO2與MnO2的接觸時間，另外也可以降低溫度，因為溫度越高，氣體在溶液中的溶解度越小；

②n(Na+)=0.3mol，n(SO32-)＋n(HSO3—)＋n(H2SO3)=0.2mol，故根據(jù)物料守恒c(Na+)=1.5[c(SO32—)＋c(HSO3—)＋c(H2SO3)]；

③ 0.2mol SO2與0.3mol NaOH反應(yīng)生成0.1molNa2SO3、0.1molNaHSO3，此時c(SO32—)=0.1mol/0.1L=1molL-1，取該溶液溶液10 mL，加水稀釋成1 L，稀釋后c(SO32—)=0.01 mol L-1，c(SO32—) c(Ca2+)=0.01c(Ca2+)=3.1×10－7，c(Ca2+)=3.1×10－5 molL-1，m(CaCl2)= 3.1×10－5 molL-1 1L 111gL-1 1000mgg-1=3.441 mg。