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(2013•南昌二模)研究SO2,CO等大气污染物的处理与利用具有重大意义.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/05/11 15:01:29
(2013•南昌二模)研究SO2,CO等大气污染物的处理与利用具有重大意义.
Ⅰ.利用钠碱循环法可脱除烟气中SO2,该法用Na2SO3溶液作为吸收剂,吸收过程pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如表:
n(SO32-):n(HSO3- 91:9 1:1 9:91
pH 8.2 7.2 6.2
(1)由上表判断NaHSO3水溶液显______性,原因是:______;
(2)当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是______.
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-
b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-
c.c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(OH-
(3)若某溶液中含3mol Na2SO3,逐滴滴入一定量稀HCl,恰好使溶液中Cl-与HSO3-物质的量之比为2:l,则滴入盐酸中n(HCl)为______mol;
Ⅱ.CO可用于合成甲醇,反应原理为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
(1)在容积为2L的密闭容器中通入0.2mol CO(g),0.4mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则该温度下的平衡常数为______,再加入1.0mol CO后,重新达到平衡,CO的转化率______(填“增大”,“不变”或“减小”);平衡体系中CH3OH的体积分数______ (填“增大”,“不变”或“减小”);
(2)已知CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g);H2(g)+
1
2
Ⅰ.(1)由表格中的数据可知,HSO3-越多,酸性越强,则电离生成氢离子,电离方程式为HSO3-⇌H++SO32-,显酸性是因其电离大于其水解,
故答案为:酸;HSO3-电离趋势大于其水解趋势;
(2)吸收液呈中性时,溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠,电离与水解的程度相等,
a.由电荷守恒可知,c(H+)+c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),中性溶液则c(H+)═c(OH-),则c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-),故a正确;
b.SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-,HSO3-⇌H++SO32-,亚硫酸两步水解,则离子浓度为c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-),故b正确;
c.c(Na+)+c(H+)═c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)中不遵循电荷守恒,故c错误;
故答案为:ab;
(3)向Na2SO3溶液中逐滴滴入一定量稀HCl,首先发生Na2SO3+HCl=NaCl+NaHSO3,如只发生该反应,则溶液中Cl-与HSO3-物质的量之比为1:l,不符合题意,则还应发生
NaHSO3+HCl=NaCl+SO2↑+H2O,
则Na2SO3+HCl=NaCl+NaHSO3
3mol     3mol
NaHSO3+HCl=NaCl+SO2↑+H2O,
xmol   xmol
则(3+x):(3-x)=2:1,
x=1,
所以滴入盐酸中n(HCl)为3mol+1mol=4mol,
故答案为:4;
Ⅱ.(1)CO转化率为50%,CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
       初始浓度(mol/L):0.1    0.2        0
       变化浓度(mol/L):0.05   0.1       0.05  
       平衡浓度(mol/L):0.05   0.1        0.05
则该温度下的平衡常数为
0.05
0.05×0.12=100,
再加入1.0mol CO后,可采用极限法计算,假设H2完全转化,则
                CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
初始浓度(mol/L):0.6    0.2      0
变化浓度(mol/L):0.1    0.2     0.1
平衡浓度(mol/L):0.5    0       0.1
则重新达到平衡,CO的转化率
0.1
0.6=
1
6<50%,则转化率减小,
平衡体系中CH3OH的体积分数为
0.1
0.5+0.1=
1
6<
0.05
0.15,则体积分数减小,
故答案为:100;减小;减小;
(2)由反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能可知:CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)反应热为:△H=(413×3+356+463)kJ/mol+2×463kJ/mol-2×745kJ/mol-3×435kJ/mol=189kJ/mol;
即①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=189kJ/mol,又②H2(g)+
1
2O2(g)=H2O(g);△H=-241.8kJ/mol
则利用盖斯定律将①+②×3得甲CH3OH(g)+
3
2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=189kJ/mol+3×(-241.8kJ/mol)=-536.4kJ/mol,
故答案为:CH3OH(g)+
3
2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-536.4kJ/mol.
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