Question

8．SO₂、NO、NO₂、CO都是污染大氣的有害氣體，對其進行回收利用是節(jié)能減排的重要課題．
（1）上述四種氣體中直接排入空氣時會引起酸雨的有：NO、NO₂、SO₂（填化學式）．
（2）已知：2SO ₂（g）+O ₂（g）=2SO ₃（g）；△H=-196.6kJ/mol
O ₂（g）+2NO（g）=2NO ₂（g）；△H=-113.0kJ/mol
①反應：NO ₂（g）+SO ₂（g）=SO ₃（g）+NO（g）的△H=kJ/mol．
②一定條件下，將NO ₂和SO ₂以體積比1：1置于恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應：NO ₂（g）+SO ₂（g）?SO ₃（g）+NO（g），
下列不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是ad（填字母）．
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體的顏色保持不變
c．NO的物質(zhì)的量保持不變
d．每生成1molSO ₃的同時消耗1molNO ₂
（3）CO可用于合成甲醇，其反應的化學方程式為CO（g）+2H ₂（g）?CH ₃OH（g）．在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20mol H ₂，在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇．CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強（p）的關(guān)系如圖1所示．

①上述合成甲醇的反應為放熱（填“放熱”或“吸熱”）反應．
②A、B、C三點的平衡常數(shù)K _A、K _B、K _C的大小關(guān)系為K_A=K_B＞K_C．
③若達到平衡狀態(tài)A時，容器的體積為10L，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積為2L．
（4）某研究小組設計了如圖2所示的甲醇燃料電池裝置．
①該電池工作時，OH^-向b（填“a”或“b”）極移動．
②電池工作一段時間后，測得溶液的pH減小，則該電池總反應的離子方程式為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）能引起酸雨的氣體是氮氧化物和二氧化硫；
（2）①根據(jù)蓋斯定律解答；
②a．隨反應：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的進行，氣體的總的物質(zhì)的量不變，壓強不變；
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變；
c．隨反應進行，NO的物質(zhì)的量保持不變；
d．每生成1molSO₃的同時消耗1molNO₂都表示正反應速率．
（3）根據(jù)溫度和CO的轉(zhuǎn)化率確定反應熱；
②溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，溫度升高平衡向吸熱的方向移動，平衡常數(shù)變化；
③根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率求出平衡常數(shù)，再根據(jù)A、B兩點的平衡常數(shù)相同求出容器的體積；
（4）①燃料電池中，負極上投放燃料，正極上投放氧化劑，a電極上投放氧氣，氧氣得電子和氫離子反應生成水，原電池放電時，OH^-向負極b極移動；
②堿性甲醇燃料電池中，負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-+=CO₃^2-+6H₂O，正極發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，該電池工作時，溶液中的OH^-向負極移動，以此書寫總反應式．

解答 解：（1）能引起酸雨的氣體是氮氧化物和二氧化硫，故答案為：NO、NO₂、SO₂；
（2）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1①
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1 ②
將方程式$\frac{①-②}{2}$得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=$\frac{-196.6kJ•mo{l}^{-1}-（-113.0kJ•mo{l}^{-1}）}{2}$=-41.8kJ/mol，
故答案為：-41.8；
②a．隨反應進行，氣體的物質(zhì)的量不變，壓強不變，體系壓強保持不變，不能說明到達平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變，說明到達平衡狀態(tài)，故b正確；
c．隨反應進行，NO的物質(zhì)的量保持不變，說明到達平衡狀態(tài)，故c正確；
d．每生成1molSO₃的同時消耗1molNO₂都表示正反應速率，反應自始至終都按此比例進行，故d錯誤；
故選：ad；
（3）①據(jù)圖象可知，溫度升高平衡逆向移動，即逆反應方向為吸熱，所以正反應方向為放熱；故答案為：放熱；
②因B點與A點溫度相同，K不變，對于上述反應溫度升高平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減小，所以A、B、C三點的平衡常數(shù)K_A=K_B＞K_C，故答案為：K_A=K_B＞K_C；
③T₁時，A點對應的α=0.5，據(jù)平衡常數(shù)表達式可得K=1．因B點與A點溫度相同，K不變，
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
起始（mol）  10          20            0
轉(zhuǎn)化（mol）  8           16            8 
平衡（mol）  2           4             8
則K=$\frac{C（C{H}_{3}OH）}{{C}^{2}（{H}_{2}）C（CO）}$=$\frac{\frac{8}{V}}{\frac{2}{V}×（\frac{4}{V}）^{2}}$=1，解得：V=2L，
故答案為：2；
（4）①燃料電池中，負極上投放燃料，正極上投放氧化劑，a電極上投放氧氣，氧氣得電子和氫離子反應生成水，原電池放電時，OH^-向負極b極移動，故答案為：b；
②堿性甲醇燃料電池中，負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-+=CO₃^2-+6H₂O，正極發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，該電池工作時，溶液中的OH^-向負極移動，則總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O．

點評 本題考查較為綜合，涉及反應熱、電化學等問題，題目難度較大，學習中注意相關(guān)解答方法的積累．