Question

【題目】一定條件下，lmolCH3OH與一定量O2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成CO、CO2或HCHO的能量變化如下圖所示[反應(yīng)物O2(g)和生成物H2O(g)已略去]。

回答下列問(wèn)題：

(1)在有催化劑作用下，CH3 OH與O2反應(yīng)主要生成 ___（填“CO2、CO或HCHO”）；計(jì)算：2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)=_____________

(2)已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

①經(jīng)測(cè)定不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：

該反應(yīng)為 ___（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)；250℃時(shí)，某時(shí)刻測(cè)得該反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物濃度為c(CO) =0．4mol/L、c(H2) =0. 4mol/L、c(CH3 OH) =0. 8mol/L，則此時(shí)υ（正）____υ（逆）（填“>”、“=”或“<”）。

②某溫度下，在體積固定的2L密閉容器中將1molCO和2molH2混合，使反應(yīng)得到平衡，實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)與起始時(shí)的氣體壓強(qiáng)比值為0 .7，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為____（保留l位小數(shù)）。

(3)利用鈉堿循環(huán)法可除去SO2。常溫下，若吸收液吸收一定量SO2后的溶液中，n（SO32-）：n(HSO3-) =3：2，則此時(shí)溶液呈____（填“酸性”、“中性”或“堿性”）。（已知：H2SO3的電離常數(shù)為：Kal=l. 54×10-2、Ka2=l. 02×l0-7）

(4)利用電化學(xué)法處理工業(yè)尾氣SO2的裝置如圖所示，寫出Pt(2)電極反應(yīng)式：______；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0. 02 mol e-時(shí)（較濃H2SO4尚未排出），交換膜左側(cè)溶液中約增加___ mol離子。

Answer 1

【答案】HCHO －470kJ·mol－1 放熱 < 2.7 堿性 2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O 0.03

【解析】

(1)反應(yīng)速率與活化能的關(guān)系，根據(jù)圖像求反應(yīng)熱；

(2)通過(guò)平衡常數(shù)的變化判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，通過(guò)濃度商判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；利用壓強(qiáng)和三段式計(jì)算平衡常數(shù)；

(3)利用電離平衡常數(shù)求解c(H＋)；

（4）根據(jù)反應(yīng)類型判斷陰、陽(yáng)極并書寫電極反應(yīng)式，根據(jù)電極反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算。

(1)從圖像中可知加入催化劑生成甲醛的反應(yīng)活化能小，化學(xué)反應(yīng)速率快，所以主要產(chǎn)物為HCHO。根據(jù)圖像， 1molHCHO轉(zhuǎn)化為1molCO放出的能量為（676-283-158） kJ·mol－1=235 kJ·mol－1，方程式為2molHCHO，則△H需要乘以2，△H=-235×2kJ·mol－1=-470 kJ·mol－1；

(2) ①根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)降低，平衡逆向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；對(duì)于某時(shí)刻，濃度商，大于250℃的平衡常數(shù)2.041，反應(yīng)逆向進(jìn)行，正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率；

②同溫同體積的情況下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比。平衡時(shí)與起始時(shí)的氣體壓強(qiáng)比值為0 .7，開(kāi)始的物質(zhì)的量為1mol+2mol=3mol，則平衡時(shí)的物質(zhì)的量為3mol×0.7=2.1mol。

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

開(kāi)始的物質(zhì)的量 1 2 0

轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量 x 2x x

平衡的物質(zhì)的量 1-x 2-2x x

1-x+2-2x+x=2.1，得x=0.45mol；體積為2L，則有；

(3) n(SO32-)：n(HSO3-) =3：2，在同一溶液中，則濃度之比等于物質(zhì)的量之比，亞硫酸的Ka2=，得c(H+)=6.8×10－8<10-7，溶液呈堿性；

(4)根據(jù)示意圖，Pt（2）電極上HSO3－→S2O42－，S的化合價(jià)從+4降低到+3，電解質(zhì)溶液為酸性，則電極方程式為2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O；Pt（2）為陰極，Pt（1）為陽(yáng)極，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為SO2－2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋，電路中通過(guò)0. 02 mol e-時(shí)，左側(cè)生成0.01molSO42-和0.04molH+，為平衡電荷，有0.02mol的H+經(jīng)陽(yáng)離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)，則左側(cè)的離子增加了0.03mol。