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6.(1)硫酸生产过程中涉及以下反应.已知25℃、l0l kPa时:
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)═2H2SO4(l)△H=-457kJ•mol-1
SO3(g)+H2O(l)═H2SO4(l)△H=-130kJ•mol-1
则SO2催化氧化反应中,每生成l mol SO3(g)的焓变为-98.5kJ•mol-1
①甲图是SO2催化氧化反应时SO2(g)和SO3(g)的浓度随时间的变化情况.反应从开始到达到平衡时,用O2表示的平均反应速率为0.0375mol/(L.min).

②在一容积可变的容器中充入20molSO2(g)和l0molO2(g),O2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图乙所示.则P1与P2的大小关系是P1< P2(填>、=或<);A、B、C三点的平衡常数大小关系是KA=KB>KC(用KA、KB、KC和>、=、<表示).
(2)为研究SO2催化氧化时温度对SO2平衡转化率的影响,进行如下试验.取100L原料气(体积分数为SO27%、O2 11%、N282%)使之发生反应,在10l kPa下达平衡,得以下数据:
温度/℃500525550575600
平衡转化率/%93.590.585.680.073.7
根据上述数据,575℃达平衡时,SO3的体积分数为5.8%(保留一位小数).
(3)①如果相同物质的量的SO2与NH3溶于水,发生反应的离子方程式为SO2+NH3+H2O=NH4++HSO3-,所得溶液中c(H+)-c(OH-)=cd(填序号).
a.c(SO32-)-c(H2SO3)                b.c(HSO3-)+c(SO32-)-c(NH4+)
c.c(SO32-)+c(NH3•H2O)-c(H2SO3)    d.c(HSO3-)+2c(SO32-)-c(NH4+)
②工业上用足量氨水吸收硫酸工业废气,吸收SO2后的碱性溶液还可用于Cl2的尾气处理,吸收Cl2后的溶液一定存在的阴离子有OH-和Cl-、SO42-.

分析 (1)已知:①.2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)═2H2SO4(l)△H=-457kJ•mol-1
②.SO3(g)+H2O(l)═H2SO4(l)△H=-130kJ•mol-1
根据盖斯定律,①-2×②可得:2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)△H=-197kJ•mol-1,进而计算每生成l mol SO3(g)的焓变;
①根据v=$\frac{△c}{△t}$ 计算v(SO3),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(O2);
②正反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,氧气的转化率增大;
平衡常数只受温度影响,与压强无关,正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小;
(2)结合二氧化硫的转化率计算平衡时各组分的体积,进而计算SO3的体积分数;
(3)①同物质的量的SO2与NH3溶于水,发生反应生成亚硫酸氢铵;
根据电荷守恒,可知:c(H+)+c(NH4+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),溶液中氢离子源于水电离、HSO3-的水解、NH4+的水解,氢氧根离子源于水的电离、HSO3-的水解,由水电离得到的c水(H+)与c水(OH-)相等,据此判断;
②吸收Cl2后的溶液仍呈强碱性,说明有大量OH-,氯气能将亚硫酸根氧化为硫酸根,自身被还原为氯离子.

解答 解:(1)已知:①.2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)═2H2SO4(l)△H=-457kJ•mol-1
②.SO3(g)+H2O(l)═H2SO4(l)△H=-130kJ•mol-1
根据盖斯定律,①-2×②可得:2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)△H=-197kJ•mol-1,故每生成l mol SO3(g)的△H=(-197kJ•mol-1)×$\frac{1}{2}$=-98.5kJ•mol-1,
故答案为:-98.5;
①v(SO3)=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/(L.min),速率之比等于化学计量数之比,则v(O2)=$\frac{1}{2}$v(SO3)=$\frac{1}{2}$×0.075mol/(L.min)=0.0375mol/(L.min),
故答案为:0.0375mol/(L.min);
②正反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,氧气的转化率增大,故压强P1<P2;
平衡常数只受温度影响,与压强无关,正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,故平衡常数:KA=KB>KC,
故答案为:<;KA=KB>KC;
(2)参加反应二氧化硫为:100L×7%×80%=5.6L,
         2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)
开始(L):7        11       0
转化(L):5.6       2.8      5.6
平衡(L):1.4       8.2      5.6
故平衡时SO3的体积分数为 $\frac{5.6L}{1.4L+8.2L+5.6L+100L×82%}$×100%≈5.8%,
故答案为:5.8;
(3)①同物质的量的SO2与NH3溶于水,发生反应生成亚硫酸氢铵,反应离子方程式为:SO2+NH3+H2O=NH4++HSO3-;
根据电荷守恒,可知:c(H+)+c(NH4+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),则c(H+)-c(OH-)=c(HSO3-)+2c(SO32-)-c(NH4+)
溶液中氢离子源于水电离、HSO3-的水解、NH4+的水解,氢氧根离子源于水的电离、HSO3-的水解,由水电离得到的c水(H+)与c水(OH-)相等,则c(H+)-c(OH-)=[c(SO32-)+c(NH3•H2O)+c水(H+)]-[c(H2SO3)+c水(OH-)]=c(SO32-)+c(NH3•H2O)-c(H2SO3),故cd正确,
故答案为:SO2+NH3+H2O=NH4++HSO3-;cd;
②吸收Cl2后的溶液仍呈强碱性,说明有大量OH-,氯气能将亚硫酸根氧化为硫酸根,自身被还原为氯离子,则吸收Cl2后的溶液中一定存在的阴离子有OH-和Cl-、SO42-,
故答案为:Cl-、SO42-.

点评 本题反应热有关计算、反应速率计算、化学平衡计算、化学平衡图象、离子浓度大小比较等,属于拼合型题目,(4)中离子浓度判断为易错点、难点,注意利用电荷守恒、电离与水解进行分析解答,题目难度中等.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.工业废水中常含有一定量的Cr2O${\;}_{7}^{2-}$和CrO${\;}_{4}^{2-}$,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理.常用的处理方法有两种.
CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①转化}^{H+}$CrO${\;}_{7}^{2-}$$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr3+$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr(OH)3↓
方法1:还原沉淀法H+  ①Fe2+  ②OH- 
该法的工艺流程为③
其中第①步存在平衡:2CrO${\;}_{4}^{2-}$(黄色)+2H+?CrO${\;}_{7}^{2-}$(橙色)+H2
(1)若平衡体系的pH=2,则溶液显色.
(2)第②步中,还原1mol Cr2O72-离子,需要mol 的FeSO4•7H2O.
(3)第③步生成的C r ( O H ) 3 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:
Cr(OH)3?Cr3+(aq)+3OH-(aq)
常温下,Cr(OH0)3的溶度积Ksp═10-32,要使Cr3+沉淀完全,溶液的pH 应调至.
方法2:电解法
该法用Fe 做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH
升高,产生Cr(OH)3沉淀.
(4)阴极的电极反应式为.
(5)写出溶液中另一个重要的氧化还原反应方程式..

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17.X、Y、Z、W为短周期元素且原子序数依次增大.X的一种气态氢化物m可用来焊接或切割金属,且该分子所有原子在一条直线上.Y2-的M能层的原子轨道为全空状态.Z的单质用作铝热反应的引燃剂,化合物ZW2的晶体为离子晶体. W与X形成的化合物是一种常见的有机溶剂n.A为第四周期元素,其基态原子含有6个未成对电子.
请回答下列问题:
(1)m分子中,X的原子轨道杂化类型是sp
(2)A在元素周期表中的位置是第四周期VIB族,A3+的外围电子排布式是3d3
(3)W的含氧酸中酸性最弱的分子其构型是V形
(4)n分子的电子式为
(5)将以下物质:①ZW2,②ZY,③有机溶剂n,④X原子形成的一种硬度最大的单质,按熔点由高到低的顺序排列:④>②>①>③ (用序号排列表示).
(6)X、Y、Z形成的晶胞结构示意图如图,则它的化学式是MgCO3
(7)将氨气通入含A2Y72-的酸性溶液中,可生成一种无色无味无污染的气体,该反应的离子方程式是2NH3+Cr2O72-+8H+=2Cr3++N2↑7H2O.

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14.废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍.湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品.某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如图1:
回答下列问题:

(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3 )42+,反应中H2O2 的作用是氧化剂.写出操作 ①的名称:过滤.
(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3 )42+与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:Cu(NH3)42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2.操作②用到的主要仪器名称为分液漏斗,其目的是ab(填序号).
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH.  若操作③使用图2装置,图中存在的错误是分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁,液体过多;
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4 溶液.阴极析出铜,阳极产物是O2和H2SO4.操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是加热浓缩、冷却结晶、过滤.
(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是H2SO4.循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是H2SO4防止由于溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀.

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1.下列离子方程式书写正确的是(  )
A.Cl2与FeBr2溶液反应,当n(Cl2):n(FeBr2)=1:1时,2Fe2++4Br-+3Cl2═2Fe2++2Br2+6Cl-
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C.酚酞滴入碳酸钠溶液中,溶液变红:CO32-+H2O═HCO3-+OH-
D.将铝条投入NaOH溶液中:Al+OH-+H2O═AlO2-+H2↑

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11.合成氨的工业化生产,解决了世界粮食问题,是重大的化学研究成果.现将lmolN2和3molH2投入1L的密闭容器,在一定条件下,利用N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0反应模拟哈伯合成氨的工业化生产.当改变某一外界条件(温度或压强)时,NH3的体积分数ψ(NH3)变化趋势如图所示.
回答下列问题:
(1)已知:
①NH3(I)?NH3(g)△H1
②N2(g)+3H2(g)?2NH3(I)△H2
则反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的△H=2△H1+△H2(用含△H1、△H2的代数式表示).
(2)合成氨的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$,平衡时,M点NH3的体积分数为10%,则N2的转化率为18%(保留两位有效数字).
(3)图中,Y轴表示温度(填“温度”或“压强”),判断的理由是随Y值增大,φ(NH3)减小,平衡N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0向逆反应方向移动,故Y为温度.
(4)利用氨气设计一种环保燃料电池,一极通入氨气,另一极通入空气,电解质是掺杂氧化钇(Y203)的氧化锆(ZrO2)晶体,它在熔融状态下能传导O2-.写出负极的电极反应式2NH3+3O2--6e-=N2+3H2O.

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18.有一包白色固体,可能含有Na2CO3、KNO3、NaCl、BaCl2和CuSO4,按下列步骤做实验.
①将该固体溶于水只得到无色溶液.
②向溶液中加入AgNO3溶液,得到白色沉淀,再加稀HNO3,白色沉淀部分溶解并有气泡产生,把气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊.
根据上述现象判断:
(1)一定存在的物质是Na2CO3、NaCl,一定不存在的物质是CuSO4、BaCl2.
(2)可能存在的物质是KNO3,可以采用焰色反应实验确定其存在.

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15.常温下,下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是(  )
A.pH=1的溶液:Ag+、Al3+、Cl-、SO42-
B.能使酚酞试液变红的溶液:Na+、K+、HCO3-、S2-
C.$\frac{c(O{H}^{-})}{c({H}^{+})}$=10-12的溶液:NH4+、Cu2+、NO3-、Cl-
D.水电离产生的c(OH-)=10-12 mol•L-1的溶液:K+、Fe2+、SO42-、NO3-

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16.将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是(  )
A.铜片表面发生氧化反应B.电子从铜片流向锌片
C.电流从锌片流向铜片D.锌片为负极铜片为正极

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