“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题,因而对碳和硫的化合物的综合利用成为研究的热点。请回答下列问题:...
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“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题,因而对碳和硫的化合物的综合利用成为研究的热点。请回答下列问题:
(1)下列事实中,不能用来比较碳元素和硫元素非金属*强弱的是______(填选项字母)。
A.有漂白*而没有
B.少量能与反应生成
C.能使**溶液褪*而不能
D.溶液显碱*而溶液显中*
(2)下图是通过热循环进行能源的综合利用和污染治理的反应系统原理。
系统(Ⅱ)制*气的热化学方程式为_________;两个系统制得等量的H2所需能量较少的是________。
(3)向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和1 mol ,发生反应2CO(g)+SO2 (g)S(g)+2CO2 (g)。CO和CO2的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。
①图中能表示CO的平衡体积分数与温度关系的曲线为______(填“L1”或“L2”)。
②T1 ℃时,的平衡转化率α1=_______,反应的平衡常数_________。
③只改变下列条件,既能加快该反应速率,又能增大CO的平衡转化率的是_____(填选项字母)。
A.增大压强 B.充入一定量
C. 充入一定量 D.加入适当催化剂
④向起始温度为 ℃的10 L绝热容器中充入2 mol CO和1 mol ,重复实验,该反应的平衡常数_____(填“>”“<”或“=”),理由为_____。
【回答】
【*】 (1). D (2). S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol (3). 系统(Ⅱ) (4). L2 (5). 50% (6). 1 (7). B (8). < (9). 该反应为吸热反应,平衡时绝热容器内的温度低于恒温器内的温度,平衡逆向移动,平衡常数减小
【解析】
【分析】
(1)比较非金属*,可利用非金属元素气态*化物的稳定*和最高价氧化物对应的水化物的**,S的最高价氧化物的水化物为硫*,不能利用亚硫*;
(2)根据盖斯定律求反应热;
(3)根据题中所给的图像进行分析。
【详解】(1)2具有漂白*,其原因为SO2与有*物质反应生成不稳定的无*物质,与元素的非金属*无关,故A错误;
B.少量H2SO3能与Na2CO3反应生成NaHCO3,*H2SO3的**强于HCO3-的**,但不能比较碳元素和硫元素非金属*强弱,故B错误;
2能使**KMnO4溶液褪*,体现其还原*,低价态氧化物的还原*强弱不能用来比较元素的非金属*强弱,故C错误;
2CO3溶液显碱*说明H2CO3为弱*,而Na2SO4溶液显中*说明H2SO4为强*,最高价氧化物对应的水化物的**越强,元素的非金属*越强,故D正确。
故*为D。
(2)由信息知:①CO2(g)+C(s)2CO(g) H1=+172.4kJ/mol,②Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) H1=+,③3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)H3=-58.2kJ/mol,④2CO(g)+2SO2(g)S(s)+2CO2(g),H4=+8.0kJ/mol,应用盖斯定律得到系统(Ⅰ)中热化学碳水循环制取*气的热化学方程式为①+②×2+③×2,即C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) H=+90.4kJ/mol,系统(Ⅱ)中热化学硫水循环联产*气和二氧化硫的热化学方程式为②×2+③×2-④,即S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol,系统(Ⅰ)为吸热反应,系统(Ⅱ)为放热反应,故制得等量的H2所需能量较少的系统(Ⅱ),故*为S(g)+2H2O(g)SO2(g)+2H2(g) H=-90.0kJ/mol;系统(Ⅱ)。
(3)①该反应为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,CO的平衡体积分数减小,CO2的平衡体积分数增大,故图中表示CO的平衡体积分数与温度关系的曲线为L2,故*为L2。
②由图中信息,T1℃时,M点对应体系中CO和CO2的平衡体积分数相等,则平衡时CO和CO2的物质的量相等,设参与反应的SO2的物质的量为x,根据三段式法可得2mol-2x=2x,解得x=0.5mol,故SO2的平衡转化率为×100%=50%,同时计算得CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)的平衡浓度分别为0.1mol/L、0.05mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L,故该反应的平衡常数K1=1,故*为50%,1。
③A.该反应为反应前后气体的分子数不变的吸热反应,故增大压强,平衡不移动,故A错误;
B.充入一定量SO2,SO2的浓度增大,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,反应速率增大,故B正确;
C.充入一定量H2S后,其与SO2反应生成硫单质,平衡逆向移动,CO的平衡转化率减小,反应速率减小,故C错误;
D.加入适当催化剂,平衡不移动,故D错误。
故*为B。
④该反应为吸热反应,平衡时绝热容器内的温度低于恒温器内的温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,故*为<,该反应为吸热反应,平衡时绝热容器内的温度低于恒温器内的温度,平衡逆向移动,平衡常数减小。
【点睛】非金属*强弱的比较规律:①单质的氧化*:一般情况下,氧化*越强,对应非金属*越强;②单质和*或者和水的反应程度:反应越剧烈,非金属*越强;③对应*化物的稳定*:*化物越稳定,非金属*越强;④和*气化合的难易程度:化合反应越容易,非金属*越强;⑤最高价氧化物对应水化物的**:**越强,非金属越强;⑥由对应最低价*离子的还原*:还原*越强,对应非金属*越弱;⑦置换反应:非金属*强的制非金属*弱的。
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:综合题