Question

CO₂、SO₂、NO_x是對環(huán)境影響較大的氣體，控制和治理CO₂、SO₂、NO_x是解決溫室效應、減少酸雨和光化學煙霧的有效途徑．
（1）工業(yè)上正在研究利用CO₂來生產甲醇燃料的方法，該方法的化學方程式是：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
某科學實驗小組將6mol CO₂和8mol H₂充入一容積為2L的密閉容器中（溫度保持不變），測得H₂的物質的量隨時間變化如圖1中實線所示（圖中字母后的數字表示對應的坐標）．

回答下列問題：
①該反應在0～8min內CO₂的平均反應速率是

 

mol?L^-1?min^-1
②此溫度下該反應的平衡常數K的數值為

 

．
③僅改變某一條件再進行實驗，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖1中虛線所示．與實線相比，曲線Ⅰ改變的條件可能是

 

，曲線Ⅱ改變的條件可能是

 

．若實線對應條件下平衡常數為K，曲線Ⅰ對應條件下平衡常數為K₁，曲線Ⅱ對應條件下平衡常數為K₂，則K、K₁和K₂的大小關系是

 

．
（2）有學者設想以如圖2所示裝置用電化學原理將CO₂、SO₂轉化為重要化工原料．
①若A為CO₂，B為H₂，C為CH₃OH，則正極電極反應式為

 

．
②若A為SO₂，B為O₂，C為H₂SO₄，則電池總反應的化學方程式為：

 

．

Answer 1

考點：用化學平衡常數進行計算,原電池和電解池的工作原理,化學反應速率的概念

專題：

分析：（1）①根據公式v=

△n V

△t

計算氫氣的速率，然后根據速率之比等于對應物質的化學計量數之比計算；
②由圖可知，8min時，反應到達平衡，平衡時氫氣的物質的量為2mol，根據三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數表達式計算；
③曲線I反應速率增大，但轉化的氫氣的物質的量少，應是升高溫度，因該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動；
曲線Ⅱ反應速率增大，轉化的氫氣的物質的量多，平衡正向移動，應是增大壓強；
平衡常數只受溫度的影響，該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減�。�
（2）①燃料電池的工作原理，正極上是氧氣獲得電子發(fā)生還原反應生成氫氧根；
②原電池反應本質為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄．

解答： 解：（1）①首先求出氫氣的速率v=

8-2 2

8

=

3

8

mol/（L?min），又因為v（CO₂）=

1

3

v（H₂）=0.125mol/（L?min），故答案為：0.125；
②由圖可知，8min時，反應到達平衡，平衡時氫氣的物質的量為2mol，參加反應的氫氣為8mol-2mol=6mol，氫氣的濃度變化量為

6mol

2L

=3mol/L，則：
             CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：3        4         0         0
變化（mol/L）：1        3         1          1    
平衡（mol/L）：2        1         1          1
故該溫度下平衡常數K=

1×1

2×13

=0.5，
故答案為：0.5；
③曲線I反應速率增大，但轉化的氫氣的物質的量少，應是升高溫度，因該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，不利于氫氣的轉化，故曲線I是升高溫度；
曲線Ⅱ反應速率增大，轉化的氫氣的物質的量多，因增大壓強平衡正向移動，故應是增大壓強；
平衡常數只受溫度的影響，該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小，故溫度越高平衡常數越小，曲線Ⅰ溫度最高，實線和曲線Ⅱ溫度相同，故K₁＜K=K₂，
故答案為：升高溫度； 增大壓強；K₁＜K=K₂；
（2）①燃料電池的工作時，正極上是CO₂發(fā)生得電子得還原反應，即CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，
故答案為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；
②若A為SO₂，B為O₂，C為H₂SO₄時，電極總反應為：2SO₂+O₂+H₂O=2H₂SO₄，故答案為：2SO₂+O₂+H₂O=2H₂SO₄．

點評：本題考查化學反應速率、化學平衡常數影響因素、化學平衡圖象，電化學等，注意根據反應的特征分析圖象中條件的改變，難度中等．