Question

【題目】碳及其化合物在人們的日常生活、工農業生產及科學研究中有著重要的作用。回答下列有關問題：

(1)煤炭是人們利用最為廣泛的燃料，但因煤炭含硫而導致大氣污染。對燃煤煙氣中的SO2可采用碳酸鈣漿液法吸收，即把燃煤煙氣和空氣同時鼓入到含CaCO3的漿液中，使SO2被吸收。①該反應生成石膏(CaSO4 2H2O)，化學方程式為____________________。

②標準狀況下，某種煙氣中SO2含量為2.1×10-3g L-1，則反應中轉移3 mol電子時，處理標

準狀況下煙氣的體積為___________L（保留兩位有效數字）。

(2)工業煉鐵的基本原理是:在高溫下，焦炭燃燒生成的CO將鐵礦石中鐵的氧化物還原得到鐵。

已知：

①Fe2O3(s)+3C(s,石墨)==2Fe(s)+3CO(g) △H= +489.0 kJ mol-1；

②C(s,石墨)+CO2(g) ==2CO(g) △H= +172.5 kJ mol-1。

則CO還原Fe2O3(s)的熱化學方程式為_______________________。

(3)碳酸二甲酯(DMC)是一種無毒、環保性能優異、用途廣泛的化工原料。一定溫度時，在容積為1.0 L的恒容密閉容器中充入2.5molCH3OH(g)、適量CO2和5×10-3催化劑，容器中發生反應：2CH3OH(g) +CO2(g) CH3OCOOCH3(g) +H2O(g) △H= -15.5kJ mol-1。甲醇轉化數(TON)與反應時間的關系如圖1所示：

已知:TON=

①該溫度時，甲醇的最高轉化率為_______________。

② 0 ~7 h內DMC的平均反應速率是_______mol·L-1·h-1（保留兩位有效數字）。

③圖2是甲醇轉化數隨某種物理量的變化曲線，該物理量可能是_______；為使該反應向正

反應方向移動，可采取的措施有______________________。(答出一條即可)。

(4)CO2溶解于水形成碳酸。碳酸與次氯酸的電離常數如下表所示：

弱酸	碳酸	次氯酸
電離常數(Ka)	Ka1=4.4×l0-7 Ka2=5.6×10-11	3.0×10-8

在NaClO溶液中通入少量CO2 ，反應的離子方程式為_____________________，0.03 mol L-1 NaClO 溶液的 pH=________________。

Answer 1

【答案】 2CaCO3+2SO2+O2+4H2O==2(CaSO42H2O) +2CO2 4.6×104 Fe2O3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ mol-1 7% 0.011 溫度 降溫、增大CH3OH或CO2濃度、抽走DMC或水蒸氣等 CO2+ClO-+H2O==HClO + HCO3- 10

【解析】（1）①本題考查化學反應方程式的書寫，亞硫酸的酸性強于碳酸，氧氣把＋4價S氧化成＋6價，CaCO3＋SO2＋O2＋H2O→CaSO4·2H2O＋CO2，根據化合價的升降法進行配平，即 2CaCO3+2SO2+O2+4H2O=2(CaSO4·2H2O) +2CO2；②本題考查化學計算，根據化學反應方程式，消耗2molSO2時，轉移電子為2×2mol=4mol，現在轉移3mol電子，消耗SO2的物質的量為2×3/4mol=1.5mol，其中SO2的質量為1.5×64g=96g，因此煙氣的體積為96/2.1×10－3L=4.6×104L；（2）本題考查蓋斯定律的應用，目標反應是：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，①－②×3，得出：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=(489.0－3×172.5)kJ·mol－1=－28.5kJ·mol－1；（3）本題考查化學反應速率的計算、影響化學反應速率和化學平衡移動的因素，①甲醇的最高轉化率是在10h，此時已轉化甲醇的物質的量為35×5×10－3mol=0.175mol，轉化率為0.175/2.5×100%=7%；②0～7h時，甲醇轉化的物質的量為30×5×10－3mol=0.15mol，生成DMC的物質的量為0.15/2mol=0.075mol，根據化學反應速率數學表達式，v(DMC)=0.075/(1×7)mol/(L·h)=0.011 mol/(L·h)；③最高點時，達到平衡，然后隨著反應進行，轉化數降低，此反應的正反應是放熱反應，因此升高溫度，平衡向逆反應方向進行，轉化數降低，因此是溫度對甲醇轉化數的影響，根據勒夏特列原理，降溫、增大CH3OH或CO2濃度、抽走DMC或水蒸氣等 ，促使反應向正反應方向進行；（4）本題考查電離平衡常數的影響以及pH的計算，電離平衡常數越大，說明電離程度越大，電離出H＋能力大小：H2CO3>HClO>HCO3－，因此NaClO溶液通入少量CO2，發生CO2＋ClO－＋H2O=HClO＋HCO3－；NaClO溶液中ClO－發生水解水解反應方程式為ClO－＋H2O HClO＋OH－，根據水解平衡常數的表達式，Kh=c(OH－)×c(HClO)/c(ClO－)=Kw/Ka，根據水解方程式，得出c(OH－)=c(HClO)，水解的程度微弱，c(ClO－)=0.03mol·L－1，Kw=10－14，Ka=3.0×10－8，代入數值，求出c(OH－)=10－4mol·L－1，即pOH=4，pH=14－4=10。