高中化学氧族元素知识点.doc

氧族元素难点聚焦1、氧族元素的原子结构及性质的递变规律2、臭氧和过氧化氢臭氧和氧气是氧的同素异形体，大气中臭氧层是人类的保护伞2H2O2=2H2O+O2 MnO2过氧化氢不稳定分解，可作氧化剂、漂白剂。3、二氧化硫的物理性质无色、有刺激性气味的有毒气体；密度比空气大；易溶于水（140）；（可用于进行喷泉实验，如SO2、HCl、NH3）；易液化（10）4、二氧化硫的化学性质1）、酸性氧化物能和碱反应生成盐和水：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O与水反应生成相应的酸：SO2+H2O=H2SO3（二氧化硫的水溶液使紫色石蕊试液变红）二氧化硫溶于水形成的亚硫酸只能存在于溶液中，它很不稳定，容易分解成水和二氧化硫，故二氧化硫溶于水的反应是可逆反应。SO2+H2OH2SO32）、氧化性：SO2气体通过氢硫酸，溶液变浑浊，有淡黄色不溶物出现。SO22H 2S=3S2H 2O3）、还原性：SO2使溴水和高锰酸钾溶液褪色SO2Br22H 2O= H2SO42HBr5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO42SO2O2 2 SO3（SO3+H2O=H2SO4，SO3是无色固体SO3是一种无色固体，熔点是16.80C，沸点也只有44.8，易溶于水，溶于水时放出大量的热。）4）、漂白性：SO2使品红溶液褪色：由于二氧化硫可跟某些有色物质化合成无色物质，而化合成的无色物质却是不稳定的，易分解而恢复原来有色物质的颜色。漂白性的比较具有漂白性的物质物质HClO、O3、H2O2 、Na2O2SO2木炭原理将有色物质氧化分解与有色物质结合生成无色物质将有色物质的分子吸附在其表面实质氧化还原反应非氧化还原反应物理吸附效果永久性暂时性暂时性范围可漂白大多数有色物质，能使紫色石蕊褪色可漂白某些有色物质，不能使石蕊试液褪色可吸附某些有色物质的分子把Cl2和SO2混合用于漂白，能否增强漂白效果？为什么？答案不能，SO2Cl22H2O= H2SO42HClSO2与CO2的相互鉴别鉴别SO2气体的常用方法是用品红溶液，看能否使其褪色，有时还需再加热看能否再复原。鉴别CO2气体的常用方法是用澄清石灰水，看能否使其变浑浊，足量时再变澄清。当混有CO2时，不会影响SO2的鉴别；当混有SO2时会干扰CO2的鉴别，应先除去SO2后再用澄清石灰水鉴别CO2气体。除去CO2中的SO2，常用方法是使混合气体先通过足量溴水或酸性KMnO4溶液或饱和NaHCO3溶液(吸收SO2)，再通过品红溶液(检验SO2是否被除尽)。5、制法1）.工业制法a，硫磺燃烧法 S+O2 SO2b，煅烧硫铁矿法4FeS2+11O22Fe2O3+8SO22）.实验室制法Na2SO3（）H2SO4（浓)=Na2SO4SO2H2O实验中常使用溶质的质量分数为60%左右的硫酸，也可用浓硫酸。不能用很稀的硫酸，因为SO2在水中的溶解度较大，常温常压下1体积水能溶解40体积的SO26、二氧化硫的污染：pH小于5.6的雨水，称之为酸雨。7.利用硫酸的强酸性制备多种物质：（1）制气体：制氢气Zn+H2SO4 ZnSO4+H2;制H2S：FeS+H2SO4 H2S+FeSO4(2)制较弱的酸：制H3PO4；Ca3(PO4)2+3H2SO4(浓) 2H3PO4+2CaSO4制CH3COOH：2CH3COONa+H2SO4 2CH3COOH+Na2SO4(3)制化肥：Ca3(PO4)2+2H2SO4(浓) Ca(H2PO4)2+2CaSO4 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4(4)制硫酸盐：制胆矾：CuO+H2SO4+4H2O CaSO45H2O(晶体) 制绿矾：Fe+H2SO4 FeSO4+H28.利用H2SO4高沸点性制取易挥发性酸。（1）制HF：CaF2+H2SO4(浓) 2HF+CaSO4(铅皿中)（2）制HCl：NaCl（固）+H2SO4（浓） NaHSO4+HCl NaHSO4+NaCl Na2SO4+HCl（3）制HNO3：NaNO3+H2SO4（浓） HNO3+NaHSO49.利用硫酸的稳定性制不稳定性酸。 Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+H2O+SO210.利用浓H2SO4的强氧化性制取SO2 Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O11.利用浓H2SO4的脱水性：（1）制C2H4：CH3CH2OH CH2 CH2+H2O（2）制CO：HCOOH CO+H2O12.利用浓H2SO4的吸水性做干燥剂。干燥：O2、H2、Cl2、N2、CO、CO2、SO2不干燥：碱性：NH3 还原性：H2S、HI、HBr13.用H2SO4作催化剂：（1）乙烯水化：CH2CH2+H2O CH3CH2OH13. 浓硫酸（1）物理性质：无色油状液体，常见的浓硫酸质量分数为98.3%，沸点为338，高沸点难挥发性。（2）化学性质： 吸水性（干燥剂）三种形式： 与水任意比例混溶，溶于水剧烈放热。 吸收气体中水蒸气（作为干燥剂，不能干燥硫化氢、溴化氢、碘化氢、氨气） 与结晶水合物反应。实验：浓硫酸与胆矾反应，由胆矾蓝色变为白色说明浓硫酸有吸水性。 脱水性（炭化） 脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，即浓硫酸有脱水性。 脱水性是浓硫酸的化学特性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程。反应时，浓硫酸按水分子中氢、氧原子数的比为夺取有机物中的氢原子和氧原子。 可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质被子脱水后生成了黑色的炭（炭化）。 强氧化性实验65：浓硫酸与铜反应，请同学注意反应现象，分析反应产物存在的依据。（浓）强调：硫酸所起的作用（氧化剂与酸的作用）。叙述：浓硫酸也与木炭反应，分析上述反应中元素化合价的变化情况，指出氧化剂和还原剂。思考：请设计实验证明浓硫酸与炭反应的三种产物，画出实验装置图。介绍：钝化现象及有关应用（分别举Al、Fe，说明原因）。（二）检验 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失）结论：可能含有、。 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失）结论：可能含、。 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失）结论：可能含、。 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失）结论：可能含、。小结：在中学化学里常常先用盐酸把溶液酸化，以排除、等可能造成的干扰，再加入溶液，根据是否有白色沉淀出现来阐明原溶液中是否有存在。（三）硫酸盐1. 酸式盐 、的水溶液显酸性，因为：，所以，有强酸作用。2. 正盐硫酸盐结晶水合物的俗名主要用途生石膏熟石膏制粉笔、模型、塑像等芒硝制玻璃、造纸工业皓矾收敛剂、防腐剂、颜料重晶石医疗上用作“钡餐”绿矾补血剂、制蓝黑墨水蓝矾、胆矾制农药、镀铜液明矾净水剂(四)、接触法制硫酸的原理、过程及典型设备1三种原料：硫铁矿（FeS2）、空气、水。2三步骤、三反应：（1）4FeS2 +11O2=2Fe2O3+8SO2（高温）（2）2 SO2+O22SO3 （催化剂，加热），（3）SO3 +H2O =H2SO43三设备：（1）沸腾炉（2）接触室（3）合成塔4三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流原理。（1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。（2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。（3）逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。接触法制硫酸的原理、过程及典型设备三原料三阶段三反应（均放热）三设备三净化黄铁矿或S造气4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2（高温）或S+O2=SO2沸腾炉除尘空气接触氧化2 SO2 +O22SO3 （催化剂）接触室（含热交换器）洗涤98.3%浓硫酸三氧化硫吸收SO3+H2O =H2SO4吸收塔干燥接触法制硫酸示意图：5应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件（1） 二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应。（2） 适宜条件：常压、较高温度（400500）和催化剂6接触法制硫酸中应注意的几个问题（1）依据反应物之间的接触面积越大反应速率越快的原理，送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒，增大矿石跟空气的接触面积，使之充分燃烧。（2）依据增大廉价易得的反应物的浓度，使较贵重的原料得以充分利用的原理，采用过量的空气使黄铁矿充分燃烧。（3）通入接触室的混合气体必须预先净化，其原因是：炉气中含有二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及砷、硒化合物、矿尘等。砷、硒化合物和矿尘等会使催化剂中毒；水蒸气对生产和设备有不良影响。因此，炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理。（4）在接触室里装有热交换器，其作用是在二氧化硫接触氧化时，用放出的热量来加热未反应的二氧化硫和空气，充分利用热能，节约燃料。（5）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸雾，且吸收速度慢。7、硫酸生产中的“三废”处理1) 尾气吸收 用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2+H2O用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO32)污水处理硫酸厂废水中含硫酸，排放入江河会造成水体污染。通常用消石灰处理：Ca(OH)2+ H2SO4=CaSO4+2H2O。生成的硫酸钙可制建材用的石膏板。3)废热利用硫酸工业三个生产阶段的反应都是放热反应，应当充分利用放出的热量，减少能耗。第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热，通常在沸腾炉处设废热锅炉，产生的过热蒸汽可用于发电，产生的电能再供应硫酸生产使用（如矿石粉碎、运输，气流、液流等动力用电）。第二阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气，生产设备叫热交换器，原料气又将三氧化硫降温，再送入吸收塔。4）废渣的利用黄铁矿的矿渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作为制造水泥的原料或用于制砖。含铁量高的矿渣可以炼铁。(五)、有关计算1物质纯度、转化率、产率的计算（1）物质纯度（%）=不纯物质中含纯物质的质量不纯物质的总质量100%（2）原料利用率（%）=实际参加反应的原料量投入原料总量100%（3）产率（%）=实际产量理论产量100%（4）化合物中某元素的损失率=该化合物的损失率2多步反应计算（1）关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量（或质量）之比，列出关系式，即可一步计算。（2）元素守衡法：找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法，就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数关系，如： FeS22H2SO4， SH2SO4。若已知（欲求）FeS2含量，用前面的关系式，若已知（欲求）S的含量，用后一关系式，且二氧化硫转化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物FeS2（或S）进行计算。注意：1、氧化性酸与酸的氧化性的区别 酸根部分易得电子有氧化性氧化性酸 酸的氧化性应包括H+的氧化性（酸所共有的）与酸根的氧化性（氧化性酸的特点）两种类型2、根据氯气、硫等非金属单质性质的学习，掌握非金属单质性质的一般方法应从下列几个方面分析： 与氢气的反应；与金属的反应；与氧气的反应；与非金属的反应；与水的反应；与氧化物的反应；与碱的反应；与酸的反应；与盐的反应；（与有机物反应）等。3、掌握化合物性质的一般方法应从下列几个方面分析： 稳定性；可燃性；酸碱性；氧化性和还原性；特殊性等。例题精讲例1哪些实验事实说明氯元素的非金属性比硫元素强，并用原子结构知识加以解释。解析：可以说明氯元素非金属性比硫元素强的主要实验事实有：氯气与氢气反应时光照可发生爆炸，反应剧烈，硫单质加热变为蒸气才可与H2化合，且H2S不如HCl稳定；H2SO4的酸性不如HClO4强；H2S与Cl2反应可生成硫单质；铁与Cl2反应生成FeCl3，而硫与铁反应生成FeS。S、Cl两原子电子层数相同，但Cl原子最外层电子数较多，且Cl原子半径比S原子小，最外层电子受原子核的引力较大，故氯元素非金属性应比硫元素强。例2含有硒(Se)的保键品已进入市场，已知该元素与氧具有相同的最外层电子数。则下列关于硒的叙述中不正确的是A.最高价氧化物的化学式为SeO3B.单质Se是一种半导体材料C.原子半径比硫大，比溴小D.单质的氧化性比氯气弱，比溴强，比O3弱解析：本题解题的关键在于搞清楚Se与O、S、Cl、Br等元素在元素周期表中的相对位置关系及Se单质和臭氧的特殊性质。如Se可作为半导体材料，臭氧是很强的氧化剂等。另外元素周期律的知识是判断选项正误的钥匙。Se位于元素周期表的第A族，最外层为6个电子，故最高价为+6价，最低价为2价，因此最高价氧化物的形式为SeO3。再由于Se原子半径较S原子的大，故体现部分金属性质。硒可作为半导体材料。因此选项A、B都正确。根据O、S、Cl、Br与Se在元素周期表中的相对位置关系，运用元素周期律的知识不难判断出原子半径大小关系为：SeS、SeBr；单质的氧化性的关系为O3O2SSe、Cl2Br2Se，因此可判断C、D两选项中的部分判断存在错误。答案：CD例3 (1994年全国)下列反应适用于实验室制备氧气的是高锰酸钾热分解 2KMnO4K2MnO4MnO2O2硝酸铵热分解 2NH4NO34H2O2N2O2过氧化氢催化分解2H2O22H2OO2二氧化氮热分解2NO22NOO2A.只有 B.和 C.和 D.解析：在本题所给出的4个反应中，除了高锰酸钾热分解反应是众所周知的实验室里氧气的制法之外，过氧化氢催化分解也可以方便地用于实验室制备氧气。为此，可将二氧化锰置于一只烧瓶内，从分液漏斗中滴入过氧化氢立即有氧气产生，并可用控制滴速的方法来调节产生氧气的气流量。硝酸铵的热分解不能用于实验室制氧气。一方面因为温度不同硝酸铵分解的产物不同，即使发生了题目所指出的反应，生成的是氮气和氧气的混合气体，难以分离；同时，硝酸铵受热易发生爆炸，因而缺乏可靠的安全性。NO2的热分解也显然不能用于实验室制备氧气。气体作为反应物不易控制，即使反应实现了，两种气体也不易分离，而且它们在常温下还可能化合起来再生成NO2。答案：C例6臭氧(O3)是一种有点腥气味的淡蓝色气体，它具有比氧气更强的氧化性。臭氧能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，反应中有氧气产生，这个反应的化学方程式是： ，这个反应的氧化产物是，还原产物是。解析：由题干信息可知这是一个牵涉由臭氧(O3)与KI发生的氧化还原反应。淀粉碘化钾试纸变蓝，说明有单质(I2)产生，产物中还同时产生氧气(O2)。由化合价分析，生成氧气的O元素价态不变，即实际并没有参加氧化反应，因此可推知起氧化作用的实际上是臭氧中的部分氧原子。被还原的氧原子在有水存在的情况下一般产物为OH，与K组成产物中的KOH，因此反应中还须有H2O参加反应，从而解决问题。答案：方程式：O32KIH2O=I2O22KOH；氧化产物：碘单质(I2）；还原产物：氢氧化钾(KOH)。例7(1999年广东，25)针对以下AD四个涉及H2O2的反应(未配平)，填写空白A.Na2O2HClH2O2NaClB.Ag2OH2O2Ag+O2H2OCH2O2H2OO2D.H2O2Cr2(SO4)3KOHK2CrO4K2SO4H2O(1)H2O2仅体现氧化性的反应是(填代号)。(2)H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是(填代号)。(3)H2O2体现弱酸性的反应是(填代号)，其理由为。解析：反应A是一个非氧化还原反应。盐酸是为人熟知的强酸，它与Na2O2反应除了生成盐以外还得到H2O2，按照“强酸可置换弱酸”的规律，在此反应中H2O2表现出弱酸的性质。反应B中Ag2O变成单质银，可见H2O2当是一种还原剂，其中的氧元素应合理地认为转化成为氧气。至于生成物中的水，其氧元素可认为从氧化银而来。过氧化氢的分解反应C，是一个自身氧化还原反应，H2O2既表现了氧化性，又表现了还原性。答案：(1)D (2)C(3)A 这一反应可看作是强酸制取弱酸的反应例3、（2002苏豫22）高温下硫酸亚铁发生如下反应：2FeSO4Fe2O3+SO2+SO3，若将生成的气体通入氯化钡溶液中，得到的沉淀物是A.BaSO3和BaSO4B.BaSC.BaSO3D.BaSO43、解析SO2通入BaCl2溶液不会生成沉淀，而SO3通入BaCl2中会有BaSO4沉淀产生。答案：D例4、（2000全国23）某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验：(1)在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是 溶液；加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是 。(2)在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是 溶液；加热时溶液由无色变为红色的原因是 。解析 本题考查学生由实验现象判断实验原理的直觉和逆向思维能力。首先要审清实验的装置为一封闭体系，受热时，有气体从溶液中逸出进入气球，导致溶液的颜色的变化；冷却后，逸出的气体又溶解在溶液中，得到原来溶液，恢复到原来溶液的颜色。在中学阶段，因为气体的溶入和逸出而导致溶液颜色互变的最常见的是SO2与品红溶液之间以及NH3与酚酞溶液之间，然后根据题中现象进行分析、验证并解答即可。答案：(1)稀氨水和酚酞 稀氨水中的NH3气体逸出，所以溶液的颜色变浅 (2)溶有SO2气体的品红 SO2气体逸出，品红溶液恢复红色例1 已知硫酸溶液的质量分数越大时，其溶液的密度越大，将质量分数为%与%的两种硫酸溶液等体积混合后，溶液的质量分数（ ）A. 大于% B. 小于% C. 等于% D. 无法确定精析：解法一：估算法。假设两种硫酸溶液等质量混合，则混合后溶液里溶质的质量分数等于%。因为质量分数为%的溶液的密度大，所以等体积混合后其质量大于%的溶液质量，因而混合后溶液里溶质的质量分数大于%。解法二：设质量分数为3x%的硫酸溶液密度为，质量分数为x%的硫酸溶液的密度为，两者体积均匀。则混合后溶液的质量分数为： 即 答案：A例2 现有、和五瓶无色溶液，不能根据闻气味鉴别气体，如何把它们一一鉴别出来？ 精析：使沉淀溶解不能加入稀HNO3，因为HNO3能把BaSO3氧化成BaSO4而不溶；也不可用Ba（NO3）2和HCl组合，因为此混合溶液中有H+和NO3-，同样有HNO3。解法一：如图解法二：如图例4 60mL的溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后被还原的硫酸的物质的量为（ ） A. 1.08molB. 0.54molC. 在0.541.08mol之间D. 小于0.54mol精析：硫酸中含纯1.08mol若完全与Cu反应，被还原的为，但浓硫酸与Cu反应到一定浓度时，变为稀硫酸，稀硫酸不与Cu反应，故实际上被还原的的物质的量小于0.54mol。答案：D错解分析：误选B项。原因是没有考虑到随反应的进行，的浓度会逐渐减小，稀不与Cu反应。例5 设计一个只用溶液及试管鉴别和稀硫酸的实验，简要写出鉴别过程。解析：虽然和均为白色不溶于水的固体，但前者可溶于酸，而后者不溶于酸。各取试样少许，分别置于两支试管A、B中，然后分别向其中加入足量溶液，都生成白色沉淀：静置两支试管，将A试管中的上层清液注入B试管中，若B中沉淀溶解，并有刺激性气味气体逸出，则说明试管B中原来盛溶液，A试管中是稀。若试管B中无明显现象，则证明试管B中原来盛稀硫酸，试管A中是溶液。例1在硫酸工业中，通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)；H=-196.6KJ/mol（1）该反应在_（设备）中进行，这种生产硫酸的方法叫做_。（2）在实际生产中，操作温度选定400500，这是因为_。（3）硫酸工业选定压强通常采用_，作出这种选择的依据是_。【解析】 （1）接触室；接触法。（2）温度较低时，反应速率较小；温度过高，二氧化硫的转化率会降低。考虑到催化剂在400500时，活性最大，所以操作温度选定在400500。（3）常压；在常压下及400500时，二氧化硫的转化率已经很高，若加压会增加设备、投资和能量消耗。例2接触法制硫酸的炉气组成是SO2占7%，O2占11%，N2占82%，现有100L混合气体进入接触室反应后，总体积变为97.2L。则该变化过程中SO2转化率是（A）50% （B）60% （C）70% （D）80%【解析】解法一：设参加反应的二氧化硫体积为2x 2 SO2 +O22SO3 N2体积（L） 总体积（L） 开始时体积（L） 7 11 0 82 100反应后体积 （L）7-2x 11-x 2x 82 100-x根据题意100-x=97.2 x=2.8L 二氧化硫的转化率为5.6L7L100%=80%，答案为D。解法二：设参加反应的二氧化硫体积为2x2 SO2 +O22SO3 体积差（L）2L 1L 2 L 1L2X 100L-97.2L=2.8L X=2.8L二氧化硫的转化率为5.6L7L100%=80%，答案为D。例3在下面的框图中，固体A和B都由两种相同的元素组成。在A、B中两种元素的原子个数比分别为1/1和1/2。由D最终可制得E（酸）。（1） 分析判断A和B 各是什么物质，写出各自的化学式。（2）写出各步反应的化学方程式。【解析】 方法一：根据“固体A和B都由两种相同的元素组成。在A、B中两种元素的原子个数比分别为1：1和1：2，可从中学所学的组成关系类似的物质中寻找，以缩小范围。A、B可能是FeS和FeS2。方法二：根据“A和B煅烧时都生成C（固体）和D（气体）”可知，在学过的物质中只有FeS和FeS2为满足这一条件的化合物。方法三：从淡黄色沉淀和红褐色沉淀突破：两化合物中含有共同的元素应是硫和铁，不难知道A、B分别是FeS和FeS2。【答案】（1）A、B分别是FeS和FeS2。（2）:4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2或4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2（高温）：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 ：FeS+H2SO4=FeSO4+H2S：SO2+2H2S=3S+2H2O ：6FeSO4+3Br2=2Fe2(SO4)3+2FeBr3 ：Fe2(SO4)3+6KOH=2Fe(OH)3+3K2SO4 或FeBr3+3KOH= Fe(OH)3+3KBr：2 Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O例4将SO2和O2以体积比为1：3混合后，通入接触室发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)， 达平衡时，在同温、同压下测得反应前与反应后混合气体的密度之比为71：80。求SO2的转化率？并回答SO2接触氧化为SO3时不采取加压措施的原因。【解析】 这是一道关于化学平衡和转化率的综合计算题。根据相同条件下气体的密度之比等于同体积气体的质量之比，且反应前后质量守恒，可得出气体的密度之比等于气体体积的反比。 设反应前混合气体中SO2的体积为1 L，O2 应为3 L达平衡时SO2的转化的体积为x 。2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 总体积V/L（起始） 1 3 0 4LV/L（转化） 2x x 2xV/ L（平衡）1-2x 3-x 2x 4-x根据气体的密度之比等于气体体积的反比，可得：71：80=（4-x）：4 x=0.45L，则转化的二氧化硫为0.9L，二氧化硫的转化率为：0.9L1L100%=90%在工业上不加压，SO2的转化率就达90% 以上，已经很高，若再加压SO2的转化率提高不大，但对设备的要求要提高许多，故没有必要再加压。例6某硫酸厂初步处理后的尾气中含0.2% 的SO2和10% 的O2(均为体积分数)。为了进一步除去SO2,并将SO2转变为(NH4)2SO4,有人设计了如下方案:在400时,尾气以5 m3/h的速率通过V2O5的催化剂层后，与20 L/h速率的氨气混合喷水。此时气体温度由400降至200，在热的结晶装置中得到(NH4)2SO4晶体（气体的体积已转为标准状况）。请回答下列问题：（1）按反应中的理论值，SO2和O2的体积比为2:1，但实际生产中这个比值是多少？为什么？（2） 通过计算说明为什么尾气以5 m3/h的速率与20 L/h速率的氨气混合？（3） 若该厂每天排放10000 m3尾气，求该厂每月（按30天计算）可得到(NH4)2SO4的质量为多少？【解析】（1）根据2SO2+O2 2SO3，SO2和 O2按2：1（体积比）的理论值反应，但实际上v(SO2):v(O2)=0.2%:10%=1:50。根据化学平衡移动原理，增大廉价的氧气的浓度，可使反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)向生成三氧化硫方向移动，这样可以增大较贵重的二氧化硫的转化率。（2） 2NH3 SO2 2 1V(NH3) 51030.2%L/h v(NH3)=20L/h(3) 根据2SO2+O2 2SO3，以及SO3+H2O+2NH3=(NH4)2SO4得关系式： SO2 2NH3 (NH4)2SO422.4L 132g107L0.2%30 m(NH4)2SO4m(NH4)2SO4=3.54106g=3.54t例9“绿色化学”要求从技术上、经济上设计可行的化学反应，使其尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应中，不符合绿色化学概念的是A用氨水吸收硫酸厂的尾气：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3B除去硝酸工业尾气中的氮氧化合物：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2OC.制硫酸铜：Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2H2OD制硫酸铜：2Cu+O2=2CuO CuO+H2SO4(稀)=CuSO4+H2O【解析】绿色化学要求我们在化工生产中充分考虑催化剂和载体的重复使用，全面回收未反应的原料、助溶剂、稳定剂等物质，拒绝使用无法替代、无法回收、无法再生或不能重复使用的有明显污染的物质，努力做到没有“三废”的排放。在选项A、B、D中，每一种物质都得到了充分的利用，而且均没有污染产生，但在选项C中，2mol硫酸只能生成1mol硫酸铜，同时还放出了有毒的二氧化硫气体，所以选项C不符合绿色化学的概念。答案：C。15