Question

【題目】根據(jù)題意完成下列問題：

(1)工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)制取氫氣：

CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝－41 kJ/mol

已知：2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH＝－484 kJ/mol，寫出CO完全燃燒生成CO2的熱化學(xué)方程式：_______________________________________。

(2)隨著大氣污染的日趨嚴重，“節(jié)能減排”，減少全球溫室氣體排放，研究NO x、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。用活性炭還原法處理氮氧化物，有關(guān)反應(yīng)為:C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫(T1℃)條件下反應(yīng)，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol·L－1 時間/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①則從反應(yīng)開始到20mi時，以NO表示的平均反應(yīng)速率= ________，該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝____（保留兩位小數(shù)）

②30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，則改變的條件可能是_____（寫一條即可）。

③下列描述中能說明上述反應(yīng)已達平衡的是__________；

A、容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

B、2v(NO)正=v(N2)逆

C、容器中氣體的壓強保持不變

D、單位時間內(nèi)生成nmolCO2的同時生成2nmolNO

(3)利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常溫下將SO2轉(zhuǎn)化為SO42－， 而實現(xiàn)SO2的處理（總反應(yīng)為2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4）。已知，含SO2的廢氣通入含Fe2+、Fe3+的溶液時，其中一個反應(yīng)的離子方程式為4Fe2+ + O2+ 4H+ ＝4Fe3+ + 2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為_______________

(4)有學(xué)者想以如圖所示裝置用原電池原理將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料。

若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，則負極反應(yīng)式為_______________________________，電池總反應(yīng)式為________________________。

Answer 1

【答案】2CO(g) + O2 (g) = CO2(g) △H＝-566 kJ/mol 0.003mol/(Lmin) 0.56 減小CO2的濃度 AD 2Fe3++SO2+2H2O＝2Fe2++SO42—+4H+ SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋ 2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4或 2SO2＋O2＋2H2O＝4H＋＋2SO42－

【解析】

（1）由①CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝－41 kJ/mol

②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) △H＝－484 kJ/mol，

根據(jù)蓋斯定律，①2+②可得：2CO(g) + O2 (g)= CO2(g)；

（2）①根據(jù)速率公式計算速率；通過表中數(shù)據(jù)可以知道，反應(yīng)進行到20-30分鐘時達到平衡狀態(tài)，則K=；
②根據(jù)表中30-40分鐘各物質(zhì)濃度的變化可以看出改變的條件是分離出部分CO2；
③A.碳是固體，因此當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變，說明各組成含量保持不變，即已達平衡；

B、2v(NO)正=v(N2)逆，說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率不相等，不能說明反應(yīng)已達平衡；

C、該反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，所以當(dāng)容器中氣體的壓強保持不變，不能說明反應(yīng)已達平衡；

D、單位時間內(nèi)生成nmolCO2的同時生成2nmolNO，說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，說明反應(yīng)已達平衡；

(3) SO2轉(zhuǎn)化為SO42－，該過程為氧氣氧化二價鐵離子到三價鐵離子，然后用三價鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根；
（4）SO2-O2-H2SO4形成燃料電池，通O2的電極為正極發(fā)生還原反應(yīng)，同SO2的電極為負極發(fā)生氧化反應(yīng)，書寫電極反應(yīng)式按照先總后分的順序，先寫出總的原電池方程式，然后寫出正極的電極反應(yīng)式，用總方程式減去正極反應(yīng)式就是負極的電極反應(yīng)式。

（1）由①CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝－41 kJ/mol

②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) △H＝－484 kJ/mol，

根據(jù)蓋斯定律，①2+②可得：2CO(g) + O2 (g)= CO2(g) △H＝-566 kJ/mol；

因此，本題正確答案是：2CO(g) + O2 (g)= CO2(g) △H＝-566 kJ/mol；

（2）①===0.003mol/(Lmin)；

反應(yīng)進行到20-30分鐘時達到平衡狀態(tài)，則K===0.56；
②根據(jù)表中30-40分鐘各物質(zhì)濃度的變化可以看出改變的條件是分離出部分CO2；
③A.碳是固體，因此當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變，說明各組成含量保持不變，即已達平衡,故A正確；

B、2v(NO)正=v(N2)逆，說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率不相等，不能說明反應(yīng)已達平衡，故B錯誤；

C、該反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，所以當(dāng)容器中氣體的壓強保持不變，不能說明反應(yīng)已達平衡，故C錯誤；

D、單位時間內(nèi)生成nmolCO2的同時生成2nmolNO，說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，說明反應(yīng)已達平衡，故D正確；

因此，本題正確答案是：0.003mol/(L.min)； 0.56；減小CO2的濃度； AD；

(3) SO2轉(zhuǎn)化為SO42－，該過程為氧氣氧化二價鐵離子到三價鐵離子，然后用三價鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根，其中一個反應(yīng)的離子方程式為4Fe2+ + O2+ 4H+ ＝4Fe3+ + 2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++SO2+2H2O＝2Fe2++SO42—+4H+；

因此，本題正確答案是：2Fe3++SO2+2H2O＝2Fe2++SO42—+4H+；

(4)原電池總方程式為2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4，正極的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O，用總的減去正極的電極反應(yīng)式得負極電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋，
因此，本題正確答案是：SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋；2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4或 2SO2＋O2＋2H2O＝4H＋＋2SO42－。