【解析】(1)根据2SO2+O2 ㄐ 2 SO3,SO2和 O2按2:1(体积比)的理论值反应,但实际上v(SO2):v(O2)=0.2%:10%=1:50。根据化学平衡移动原理,增大廉价的氧气的浓度,可使反应:2SO2(g)+O2(g) ㄐ 2 SO3(g)向生成三氧化硫方向移动,这样可以增大较贵重的二氧化硫的转化率。
(2) 2NH3 ~ SO2
2 1
例6.某硫酸厂初步处理后的尾气中含0.2% 的SO2和10% 的O2(均为体积分数)。为了进一步除去SO2,并将SO2转变为(NH4)2SO4,有人设计了如下方案:在400℃时,尾气以5 m3/h的速率通过V2O5的催化剂层后,与20 L/h速率的氨气混合喷水。此时气体温度由400℃降至200℃,在热的结晶装置中得到(NH4)2SO4晶体(气体的体积已转为标准状况)。请回答下列问题:
(1)按反应中的理论值,SO2和O2的体积比为2:1,但实际生产中这个比值是多少?为什么?
(2) 通过计算说明为什么尾气以5 m3/h的速率与20 L/h速率的氨气混合?
(3) 若该厂每天排放10000 m3尾气,求该厂每月(按30天计算)可得到(NH4)2SO4的质量为多少?
例5.为了防治酸雨,减少煤燃烧时向大气排放的SO2,工业上通过生石灰和含硫的煤混合使用可以“固硫”(避免硫化合物进入大气),最后生成石膏。试回答:
(1)整个“固硫”反应所涉及的反应类型包括:①化合②分解③置换④复分解⑤氧化还原反应⑥非氧化还原反应⑦离子反应⑧非离子反应(分子反应)。其中正确的是
A.①⑤⑥⑦ B.①②③⑤⑧ C.①⑤⑥⑧ D.②④⑤⑦
(2) 第一步“固硫”反应的化学方程式中所需气态物质的化学计量数之和为
A.1 B.
(3)比较此法与“石灰石粉末与含硫煤混合”法哪个更好些?为什么?
(4)你认为减少酸雨产生可采取的措施是
①少用煤作燃料②把工厂的烟囱造高 ③先将燃料煤脱硫 ④在土壤中加石灰防止酸化 ⑤开发新能源,避免含S、N的氧化物大量排放
A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤
【解析】 (1) 在含硫的煤中加生石灰“固硫”的反应是CaO+ SO2= CaSO3、2CaSO3+O2= 2CaSO4,可见所涉及到的反应类型有化合、氧化还原反应、非氧化还原反应和非离子反应。
(2)易错选B。主要是不清楚哪一个反应是第一步“固硫”反应。
(3)有的学生误答“石灰石粉末与含硫煤混合”法更好。忽略了石灰石分解为CaO需消耗很高能量,浪费煤,使生产成本提高。
(4)易错选A、B或D。错误的原因是不能正确应用已有知识全面分析具体问题。把烟囱造高不能减少SO2的排放量;在土壤中施放石灰虽可中和酸雨造成的酸性,但由于生成CaSO4,长期使用会使土壤板结,影响土质。
【答案】⑴ C;⑵ A;⑶ 在含硫煤中加入生石灰的方法更好,因为此法节约煤,成本低;⑷ C
二氧化硫的转化率为:0.9L÷1L×100%=90%
在工业上不加压,SO2的转化率就达90% 以上,已经很高,若再加压SO2的转化率提高不大,但对设备的要求要提高许多,故没有必要再加压。。
71:80=(4-x):4 x=
例4.将SO2和O2以体积比为1:3混合后,通入接触室发生反应2SO2(g)+O2(g) ㄐ 2 SO3(g), 达平衡时,在同温、同压下测得反应前与反应后混合气体的密度之比为71:80。求SO2的转化率?并回答SO2接触氧化为SO3时不采取加压措施的原因。
【解析】 这是一道关于化学平衡和转化率的综合计算题。根据相同条件下气体的密度之比等于同体积气体的质量之比,且反应前后质量守恒,可得出气体的密度之比等于气体体积的反比。 设反应前混合气体中SO2的体积为1 L,O2 应为3 L达平衡时SO2的转化的体积为x 。
2SO2(g)+O2(g) ㄐ 2 SO3(g) 总体积
V/L(起始) 1 3
0
V/L(转化) 2x x 2x
V/ L(平衡)1-2x 3-x 2x 4-x
根据气体的密度之比等于气体体积的反比,可得:
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【解析】 本题属于综合推断题。主要考查学生对元素化合物知识掌握的熟练程度及分析、推断能力。
分析判断A和B的方法有很多。
方法一:根据“固体A和B都由两种相同的元素组成。在A、B中两种元素的原子个数比分别为1:1和1:2,可从中学所学的组成关系类似的物质中寻找,以缩小范围。A、B可能是FeS和FeS2。
方法二:根据“A和B煅烧时都生成C(固体)和D(气体)”可知,在学过的物质中只有FeS和FeS2为满足这一条件的化合物。
方法三:从淡黄色沉淀和红褐色沉淀突破:两化合物中含有共同的元素应是硫和铁,不难知道A、B分别是FeS和FeS2。
【答案】(1)A、B分别是FeS和FeS2。
(2)①:4FeS2+11O2=== 2Fe2O3+8SO2或4FeS+7O2=== 2Fe2O3+4SO2(高温)②:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 ③:FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑
④:SO2+2H2S=3S↓+2H2O ⑤:6FeSO4+3Br2=2Fe2(SO4)3+2FeBr3
⑥:Fe2(SO4)3+6KOH=2Fe(OH)3↓+3K2SO4 或FeBr3+3KOH= Fe(OH)3↓+3KBr⑦:2 Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
例3.在下面的框图中,固体A和B都由两种相同的元素组成。在A、B中两种元素的原子个数比分别为1/1和1/2。由D最终可制得E(酸)。
(1) 分析判断A和B 各是什么物质,写出各自的化学式。
(2)写出①~⑦各步反应的化学方程式。
二氧化硫的转化率为5.6L÷7L×100%=80%,答案为D。
2X
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