12.運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識研究如何利用CO、SC2等有重要意義.
(1)用CO可以合成甲醇,已知:
CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.5kJ•mol-1;
CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1;
H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1
則CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.1kJ•mol-1
(2)下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率的是ac(填寫序號).
a.使用催化劑;    b.降低反應(yīng)溫度;
c.增大體系壓強(qiáng);  d.不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來
(3)在一定壓強(qiáng)下,容積為VL的容器中充入a mol CO與2a mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醛,平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示.

①P1小于P2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②100℃時,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$(\frac{V}{a})^{2}$;
③100℃,達(dá)到平衡后,保持壓強(qiáng)P1不變的情況下,向容器中通入CO、H2、CH3OH各0.5amol,則平衡向左(填“向左”“不”或“想右”)移動
(4)利用原電池原理,用SO2和H2O來制備硫酸,該電池用多孔材料作電極,它能吸附氣體,同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸,請寫出該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+;
(5)CaSO3溶液與CaC12溶液混合會生成難溶的CaSO3(Ksp=3.1×10-7),現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2SO3溶液混合,若混合前Na2SO3溶液的濃度為2×10-3mol/L,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為6.2×10-4mol/L.用CaSO3溶液充分吸收SO2得NaHSO2溶液,然后電解該溶液,電解原理示意圖如圖2所示.請寫出該電解池發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaHSO3+H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na2SO3+H2SO4+H2↑.

分析 (1)依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式計(jì)算得到;
(2)考慮影響反應(yīng)速率的因素;
(3)①由圖1可知,溫度相同時,在壓強(qiáng)為P2時平衡時CO的轉(zhuǎn)化率高,由反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)可知壓強(qiáng)越大,越有利于平衡向正反應(yīng)進(jìn)行;
②由圖1可知,在P1壓強(qiáng)下,100℃時,CO的轉(zhuǎn)化率為0.5,據(jù)此計(jì)算CO的濃度變化量,根據(jù)三段式計(jì)算平衡時各組分的平衡濃度,計(jì)算合成甲醇的化學(xué)平衡常數(shù);
③在其它條件不變的情況下,向容器中通入CO、H2、CH3OH各0.5amol,等效減小氫氣的濃度,平衡向逆反應(yīng)移動;
(4)反應(yīng)原理為二氧化硫、氧氣和水反應(yīng)生成硫酸,根據(jù)化合價變化判斷負(fù)極物質(zhì),寫出負(fù)極反應(yīng)式;
②根據(jù)化合價變化判斷陽極反應(yīng)物質(zhì),寫出陽極反應(yīng)式;
(5)Na2SO3溶液的濃度為2×10-3mol/L,等體積混合后溶液中c(SO32-)=1×10-3mol/L,根據(jù)Ksp=c(SO32-)•c(Ca2+)計(jì)算沉淀時混合溶液中c(Ca2+),原溶液CaCl2溶液的最小濃度為混合溶液中c(Ca2+)的2倍;陽極是亞硫酸氫根氧化成硫酸根,而陰極是水中的氫離子放電生成氫氣,所以總的電解反應(yīng)方程式為:2NaHSO3+H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na2SO3+H2SO4+H2↑.

解答 解:(1)用CO可以合成甲醇.已知:
①CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.5kJ•mol-1
②CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1;
③H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1;
由蓋斯定律可知,②+③×2-①得到CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
△H=-283.0kJ/mol-285.8kJ/mol×2+764.5kJ/mol=-90.1kJ/mol,故答案為:-90.1;
(2)溫度越高、壓強(qiáng)越大,使用催化劑都可使反應(yīng)速率增大,降低溫度反應(yīng)速率減慢,從體系中分離出甲醇,相當(dāng)于減少濃度,反應(yīng)速率減慢,
故答案為:ac;
(3))①由圖1可知,溫度相同時,在壓強(qiáng)為P2時平衡時CO的轉(zhuǎn)化率高,由反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)可知壓強(qiáng)越大,
越有利于平衡向正反應(yīng)進(jìn)行,故壓強(qiáng)P1<P2
故答案為:小于;
②由于平衡常數(shù)與壓強(qiáng)沒有關(guān)系,所以根據(jù)圖象可知,在100℃P1時,CO的轉(zhuǎn)化率是0.5,則
                 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)
起始濃度(mol/L) $\frac{a}{V}$       $\frac{2a}{V}$           0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)$\frac{a}{2V}$       $\frac{a}{V}$           $\frac{a}{2V}$ 
平衡濃度(mol/L)$\frac{a}{2V}$       $\frac{a}{V}$           $\frac{a}{2V}$
所以平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{a}{2V}}{(\frac{a}{V})^{2}×\frac{a}{2V}}$=$(\frac{V}{a})^{2}$,
故答案為:$(\frac{V}{a})^{2}$;
③在其它條件不變的情況下,向容器中通入CO、H2、CH3OH各0.5amol,等效減小氫氣的濃度,平衡向逆反應(yīng)移動,
故答案為:向左;
(4))該原電池中,負(fù)極上失電子被氧化,二氧化硫到硫酸,硫的化合價升高,所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫,二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子,所以負(fù)極上的電極反應(yīng)式為:SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+
故答案為:SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+;
(5)Na2SO3溶液的濃度為2×10-3mol/L,等體積混合后溶液中c(SO32-)=$\frac{1}{2}$×2×10-3mol/L=1×10-3mol/L,根據(jù)Ksp=c(SO32-)•c(Ca2+)=3.1×10-7可知,c(Ca2+)=$\frac{3.1×1{0}^{-7}}{1×1{0}^{-3}}$mol/L=3.1×10-4mol/L,原溶液CaCl2溶液的最小濃度為混合溶液中c(Ca2+)的2倍,故原溶液CaCl2溶液的最小濃度為6.2×10-4mol/L,陽極是亞硫酸氫根氧化成硫酸根,而陰極是水中的氫離子放電生成氫氣,所以總的電解反應(yīng)方程式為:2NaHSO3+H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na2SO3+H2SO4+H2↑,
故答案為:6.2×10-4mol/L; 2NaHSO3+H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na2SO3+H2SO4+H2↑.

點(diǎn)評 本題考查影響平衡的因素、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)熱的計(jì)算、電極反應(yīng)式的書寫等,難度中等,從化合價角度判斷電極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)時關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.Na2CO3和NaHCO3可作食用堿.下列用來解釋事實(shí)的方程式中,不合理的是( 。
A.Na2CO3溶液可除油污:CO32-+H2O?HCO3-+OH-
B.NaHCO3可作發(fā)酵粉:2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na2CO3+CO2↑+H2O
C.Na2CO3可用NaOH溶液吸收CO2制備:2OH-+CO2═CO32-+H2O
D.NaHCO3與食醋混用,產(chǎn)生CO2氣體:HCO3-+H+═CO2↑+H2O

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3.下列不適合添加在藥皂中的是( 。
A.硫磺B.苯酚C.硼酸D.甲醛

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

20.高分子聚合物P的合成路線如圖:
(1)寫出反應(yīng)所需試劑與條件.反應(yīng)①氯氣、光照;反應(yīng)⑦氫氧化鈉醇溶液、加熱.
(2)寫出反應(yīng)類型.反應(yīng)③消去反應(yīng);反應(yīng)⑥加成反應(yīng).
(3)寫出結(jié)構(gòu)簡式.EHOCH2CH=CHCH2OH;P
(4)設(shè)計(jì)反應(yīng)⑥⑦的目的是保護(hù)碳碳雙鍵,防止被氧化.
(5)寫出符合下列要求的G的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式(不考慮立體結(jié)構(gòu))
Ⅰ.能發(fā)生銀鏡反應(yīng)Ⅱ.只含兩種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子Ⅲ.不含-O-O-結(jié)構(gòu)
(6)寫出用A的一種同分異構(gòu)體為原料合成的合成路線(無機(jī)原料任選).
(合成路線的常用表示方法為:A$→_{反應(yīng)條件}^{反應(yīng)試劑}$B…$→_{反應(yīng)條件}^{反映試劑}$目標(biāo)產(chǎn)物).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.某興趣小組設(shè)計(jì)SO2實(shí)驗(yàn)方案做以下化學(xué)實(shí)驗(yàn).
Ⅰ.實(shí)驗(yàn)方案一
(1)將SO2通入水中形成“SO2─飽和H2SO3溶液”體系,此體系中存在多個含硫元素的平衡,分別用平衡方程式表示為SO2+H2O H2SO3; H2SO3 H++HSO3-;HSO3- H++SO32-
(2)已知:葡萄酒中有少量SO2可以做抗氧化劑[我國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB2760-2014)規(guī)定葡萄酒中SO2的殘留量≤0.25g/L].
利用SO2的漂白性檢測干白葡萄酒(液體為無色)中的SO2或H2SO3.設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)結(jié)論:干白葡萄酒不能使品紅溶液褪色,原因?yàn)椋焊砂字卸趸蚧騺喠蛩岷刻伲?br />Ⅱ.實(shí)驗(yàn)方案二
如下圖是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行二氧化硫制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的組合裝置,部分固定裝置未畫出.

(1)裝置B中試劑X是濃硫酸,裝置D中盛放NaOH溶液的作用是吸收未反應(yīng)的SO2,防止污染空氣.
(2)關(guān)閉彈簧夾2,打開彈簧夾1,注入硫酸至浸沒三頸燒瓶中固體,檢驗(yàn)SO2與Na2O2反應(yīng)是否有氧氣生成的方法是將帶火星的木條放在D試管口處,看木條是否復(fù)燃.
(3)關(guān)閉彈簧夾1后,打開彈簧夾2,殘余氣體進(jìn)入E、F中,能說明I-還原性弱于SO2的現(xiàn)象為E中溶液藍(lán)色褪去;發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是SO2+I2+2H2O=2I-+SO42-+4H+
Ⅲ.實(shí)驗(yàn)方案三
用電化學(xué)法模擬工業(yè)處理S02.將硫酸工業(yè)尾氣中的S02通入下圖裝置(電極均為惰性材料)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可用于制備硫酸,同時獲得電能,

(1)M極發(fā)生的電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+
(2 ) 若使該裝置的電流強(qiáng)度達(dá)到2.0A,理論上每分鐘應(yīng)向負(fù)極通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為0.014L(已知:1個e所帶電量為1.6×10-19C).

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17.屠呦呦因?qū)η噍锼氐难芯慷@得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,青蒿素可以青蒿酸(結(jié)構(gòu)簡式如圖所示)為原料合成,下列關(guān)于青蒿酸的說法中正確的是( 。
A.分子式為C15H24O2B.屬子芳香族化合物
C.能發(fā)生取代反應(yīng)和加成反應(yīng)D.分子中所有原子可能共平面

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4.寫出乙烯與2一丁烯按1:1比例在一定條件發(fā)生加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式.

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7.用標(biāo)準(zhǔn)濃度的溶液來滴定未知濃度的鹽酸,下列操作中會使鹽酸測定的濃度偏大的是( 。
①堿式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗
②錐形瓶中盛有少量蒸餾水,再加待測液
③酸式滴定用蒸餾水洗凈后,未用鹽酸潤洗
④滴定前堿式滴定管尖端氣泡未排除,滴定后氣泡消失
⑤滴定后觀察堿試滴定管讀數(shù)時,視線高于刻度線.
A.①④B.①③C.②③D.④⑤

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8.關(guān)于C (s)+H2O (g)?CO (g)+H2(g)的平衡常數(shù)書寫形式,正確的是(  )
A.K=$\frac{[C]•[{H}_{2}O]}{[CO]•[{H}_{2}]}$B.K=$\frac{[CO]•[{H}_{2}]}{[C]•[{H}_{2}O]}$C.K=$\frac{[CO]•[{H}_{2}]}{[{H}_{2}O]}$D.K=$\frac{[{H}_{2}O]}{[CO]•[{H}_{2}]}$

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