催化剂Y

43 72 由上表判断，催化剂X______Y(填“优于”或“劣于”)，理由是______。

【答案】 (1). 3.75?10-3mol?L?1?min-1 (2). 37.5% (3). ＜ (4). 当温度一定时，压强越大，平衡向逆反应方向移动，CO2的平衡转化率越小，图中压强p1对应的转化率大于p2，则压强p1＜p2 (5). 6.25×10-4 (6). ＜ (7). +247 (8). 劣于 (9). 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小，而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 【解析】

【详解】(1)发生的反应为：

CH4?g?+CO2?g??2CO?g?+2H2?g?起始?mol?0.20.10.1-x02x02x2x0.3?100%=20%，解得x=，所以用CH4

0.2-x+0.1-x+2x+2x8

平衡?mol?0.2-x平衡化合物中CO的体积分数为20%，所以表示的反应速率为v?CH4??xmol?L?1?min-1=3.75?10-3mol?L?1?min-1，CO2的平衡转化率； 1?10(2)随着反应进行，气体分子数增多，体系压强增大，减压有利于反应正向进行，说明较低的压强对应较高的平衡转化率，所以p1＜p2；

(3)发生的反应为：CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)，平衡时CO2的平衡转化率为50%，

CH4?g?+CO2?g??2CO?g?+2H2?g?起始?mol?0.10.10.05200.1200.1

平衡?mol?0.05?0.1??0.1?22????c?CO??c?H2??2??2??K??=6.25?10-4，平衡后保持温度不变，若再充入0.15molCH4、c?CH4??c?CO2??0.05??0.05??????2???2??0.2??0.2?????c2?CO??c2?H2??22????0.15molCO2、0.1molCO、0.1molH2，则QC??=0.01?K，所以反应

c?CH4??c?CO2??0.2??0.2??????2???2?逆向进行，v正＜v逆；

(4)①CH4-CO2催化重整反应的化学方程式为CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)， ①C(s)+2H2(g)＝CH4(g)△H1=-75 kJ?mol-1

22②C(s)+O2(g)＝CO2(g)△H2=-394 kJ?mol1 ③C(s)+

-

1O2(g)＝CO(g)△H3=-111 kJ?mol-1 2-根据盖斯定律③×2-①-②计算CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)的焓变△H=(-111 kJ?mol1)×2-(-75

kJ?mol-1)-(-394 kJ?mol-1)=+247kJ/mol；

②消碳反应所需活化能越低，消碳反应越容易进行，催化剂活性越好，根据表中数据知，催化剂X较催化剂Y，积碳反应时，活化能低，反应速率快，消碳反应时，活化能高，反应速率慢，综合考虑，催化剂X较催化剂Y更利于积碳反应，不利于消碳反应，会降低催化剂活性。

10.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是工业上重要的还原性漂白剂，也是重要的食品抗氧化剂。某学习小组模拟工业流程设计实验制取保险粉。

-+

已知：Na2S2O4白色固体，还原性比Na2SO3强，易与酸反应(2S2O42+4H＝3SO2↑+S↓+2H2O)。

(一)锌粉法

步骤1：按如图方式，温度控制在40～45℃，当三颈瓶中溶液pH在3～3.5时，停止通入SO2，反应后得到ZnS2O4溶液。

步骤2：将得到的ZnS2O4溶液加入NaOH溶液中，过滤，滤渣为Zn(OH)2，向滤液中加入一定量食盐，立即析出Na2S2O4?2H2O晶体。

步骤3：，经过滤，用乙醇洗涤，用120～140℃的热风干燥得到Na2S2O4。 (二)甲酸钠法

步骤4：按上图方式，将装置中的Zn粉和水换成HCOONa、Na2CO3溶液和乙醇。温度控制在70～83℃，持续通入SO2，维持溶液pH在4～6，经5～8小时充分反应后迅速降温45～55℃，立即析出无水Na2S2O4。 步骤5：经过滤，用乙醇洗涤，干燥得到Na2S2O4。 回答下列问题：

(1)步骤1容器中发生反应的化学方程式是______；容器中多孔球泡的作用是______。

(2)步骤2中“向滤液中加入一定量食盐，立即析出Na2S2O4?2H2O晶体”的原理是(用必要的化学用语和文字说明)______。

(3)两种方法中控制温度的加热方式是______。

是

(4)根据上述实验过程判断，Na2S2O4在水、乙醇中的溶解性为：______。 (5)甲酸钠法中生成Na2S2O4的总反应为______。

(6)两种方法相比较，锌粉法产品纯度高，可能的原因是______。

(7)限用以下给出的试剂，设计实验证明甲酸钠法制得的产品中含有Na2SO4。 稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、AgNO3溶液、BaCl2溶液______。

【答案】 (1). H2O+SO2=H2SO3，Zn+2H2SO3=ZnS2O4+2H2O或Zn+2SO2=ZnS2O4 (2). 增大气体与溶液的接触面积，加快气体的吸收速率 Na2S2O4(s)?Na2S2O4(aq)? (3).

溶液中存在：

2-??2-2Na+(aq)+S2O4(aq)[或Na2S2O4(s)?2Na+(aq)+S2O4(aq)]，增大

c(Na+)，平衡向逆反应方向移动 (4). 水浴加热 (5). Na2S2O4在水中溶解度较大，在酒精中溶解度较小 (6). 2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2 (7). Zn(OH)2难溶于水，易与Na2S2O4分离 (8). 取少量产品配成稀溶液，加入足量稀盐酸，充分反应后静置，取上层清液，滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则可确定产品中含有Na2SO4 【解析】 【分析】

合成保险粉的反应物为Zn、SO2、H2O，根据温度控制在40～45℃，当三颈瓶中溶液pH在3～3.5时，停止通入SO2，反应后得到ZnS2O4溶液，据此分析解答。

【详解】(1)合成保险粉的反应物有Zn、SO2、H2O，根据温度控制在40～45℃，当三颈瓶中溶液pH在3～3.5时，说明发生了：H2O+SO2=H2SO3反应，最后反应得到ZnS2O4溶液，说明又发生了：Zn+2H2SO3=ZnS2O4+2H2O反应，总过程也可以写成：Zn+2SO2=ZnS2O4，多孔球泡可以增大气体与液体的接触面积，加快气体的吸收速率；

+

(2)溶液中存在：Na2S2O4(s)?Na2S2O4(aq)?2Na(aq)+S2O4(aq)[或

??2-Na2S2O4(s)?2Na+(aq)+S2O4(aq)]，增大c(Na+)，平衡向逆反应方向移动，所以向滤液中加入一定量食盐，立即析出Na2S2O4?2H2O晶体；

(3)根据温度控制在40～45℃可知需要控制温度的加热方式一般是水浴加热；

(4)根据步骤2中将得到的ZnS2O4溶液加入NaOH溶液中，过滤，滤渣为Zn(OH)2，向滤液中加入食盐，才析出Na2S2O4?2H2O晶体，可知Na2S2O4在水中溶解度较大；根据步骤5析出的晶体用无水乙醇洗涤的目的是使晶体迅速干燥，避免溶解而减少损耗，可知其在酒精中溶解度较小；

(5)由题意可知甲酸钠、二氧化硫、碳酸钠反应生成Na2S2O4，同时生成二氧化碳，反应的方程式为2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2；

2-(6)锌粉法产品纯度高，可能的原因是Zn(OH)2难溶于水，易与Na2S2O4分离；

(7)设计实验证明甲酸钠法制得的产品中含有Na2SO4，要避免Na2S2O4干扰，所以取少量产品配成稀溶液，加入足量稀盐酸，充分反应后静置，取上层清液，滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则可确定产品中含有Na2SO4。

11.在气体分析中，常用CuCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量，其化学反应如下：2CuCl+2CO+2H2O＝Cu2Cl2?2CO?2H2O。 回答下列问题：

(1)Cu在元素周期表中属于______(选填“s”、“p”、“d”或“ds”)区元素。研究人员发现在高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+，基态Cu3+的电子排布式为______。

(2)C、N、O三种原子中的第一电离能最大的是______。NO3离子的空间构型是______。 (3)CO与N2互称等电子体。

①它们的分子中都存在三个共价键，其中包含______个σ键，______个π键。 ②下表为CO和N2的有关信息。 键的类型 CO 键能(kJ/mol) N2

根据表中数据，说明CO比N2活泼的原因是______。 (4)Cu2Cl2?2CO?2H2O是一种配合物，其结构如图所示：

①该配合物中氯原子的杂化方式为______。

②该配合物中，CO作配体时配位原子是C而不是O的原因是______。

(5)阿伏加德罗常数的测定有多种方法，X射线衍射法就是其中的一种。通过对CuCl晶体的X射线衍射图象分析，可以得出CuCl的晶胞如图所示，则距离每个Cu+最近的Cl-的个数为______。若晶体中Cl-呈立方

-面心最密堆积方式排列，Cl的半径为a pm，晶体的密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数NA=______(列计算式

-

A-B(单键) 351 159 A=B(双键) 803 418 A≡B(叁键) 1071 946 表达)。