Question

【題目】“一帶一路”為中國(guó)化工企業(yè)開(kāi)辟了新的國(guó)際市場(chǎng)，而能源、資源整合及環(huán)境治理是保駕護(hù)航的基礎(chǔ)。

Ⅰ.在能源領(lǐng)域，科學(xué)家提出“綠色自由“”構(gòu)想: 把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中，再把CO2從溶液中提取出來(lái)，并使之與H2反應(yīng)生成可再生能源甲醇。其工藝流程如下圖所示:

（1）在合成塔中，若有4400gCO2與足量H2完企反應(yīng)，生成氣態(tài)的H2O和氣態(tài)甲醇，可放出5370kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________。

（2）一定條件下，向2L恒容密閉容器中充入1molCO2和3molH2,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ與反應(yīng)Ⅲ,相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如下圖所示:

①催化劑效果最佳的反應(yīng)是__________(填“反應(yīng)I”，“反應(yīng)II”，“反應(yīng)III”)。

②b點(diǎn)v (正)______ v (逆)(填 “>”， “<”， “=”)。

③c點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K =_________。（寫單位）

Ⅱ.環(huán)境治理中，安裝汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)是:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)ΔH<0

（3）溫度升高K值_______（填“增大”或“減小”）

（4）若反應(yīng)在恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________。

（5）下列所示裝置可以在吸收SO2的同時(shí)，用陰極排出的溶液吸收NO2，(電極均為惰性電極)

a極為______極（填“陰”、“陽(yáng)”)，b極的電極反應(yīng)式為_________，結(jié)合電極反應(yīng)式簡(jiǎn)述該裝置能吸收SO2的原理：__________。

Answer 1

【答案】 CO2(g)+ 3H2(g) H2O(g)+ CH3OH(g) ΔH=- 53.7kJ/mol 反應(yīng)I > K=16/3(L/mol)2 減小 bd 陽(yáng) 2HSO3-+2e-+2H+= S2O42-+2H2O SO2在a極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式: SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-,H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b極室

【解析】I. (1). 1mol二氧化碳反應(yīng)時(shí)放出的熱量為：5370kJ×=53.7kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO2(g)+ 3H2(g) H2O(g)+ CH3OH(g) ΔH=－53.7kJ/mol，故答案為：CO2(g)+ 3H2(g) H2O(g)+ CH3OH(g) ΔH=－53.7kJ/mol；

(2). ①. 據(jù)圖可知，反應(yīng)I在較低溫度T3時(shí)CO2就達(dá)到了80%的轉(zhuǎn)化率，則催化劑效果最佳的是反應(yīng)I，故答案為：反應(yīng)I；

②. T3時(shí)的b點(diǎn)，反應(yīng)尚未達(dá)到最大限度，則v (正)＞v (逆)，故答案為：＞；

③. c點(diǎn)時(shí)，根據(jù)三段式法有：

CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)

起始濃度（mol/L） 0.5 1.5 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）0.5× 1.5× 0.5× 0.5×

平衡濃度（mol/L）0.5× 1.5× 0.5× 0.5×

在溫度為T5時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K== = (L/mol)2，故答案為：K= (L/mol)2；

II. (3). 該反應(yīng)的ΔH<0，為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，K值減小，故答案為：減小；

(4). a. t1時(shí)刻正反應(yīng)速率最大，之后隨反應(yīng)的進(jìn)行正反應(yīng)速率減小，說(shuō)明t1時(shí)刻未達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；b. 該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w減少的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體逐漸減少，壓強(qiáng)逐漸減小，t1時(shí)刻壓強(qiáng)不再改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，故b正確；c. t1時(shí)刻時(shí)CO2和CO的物質(zhì)的量相等，但t1時(shí)刻后，二者的物質(zhì)的量發(fā)生變化，說(shuō)明t1時(shí)刻未達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；d. 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小，t1時(shí)刻不再改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；答案為：bd；

(5). 因陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，則陽(yáng)極上發(fā)生的是二氧化硫被氧化為硫酸根離子的反應(yīng)，所以a為陽(yáng)極，陽(yáng)極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：SO2-2e-+2H2O=4H++SO42－，b為陰極，在陰極上，亞硫酸氫根離子得電子生成S2O42-，電極反應(yīng)式為：2HSO3-+2e-+2H+= S2O42-+2H2O，根據(jù)上述分析可知，SO2在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O=4H++SO42－，H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b極室參與陰極反應(yīng)，故答案為: 陽(yáng)；2HSO3-+2e-+2H+= S2O42-+2H2O；SO2在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：SO2-2e-+2H2O=4H++ SO42－，H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入b極室。