Question

運用化學反應原理知識研究如何利用CO、SO₂等污染物有重要意義。

（1）用CO可以合成甲醇。已知：

①  CH₃OH(g)＋O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－764.5kJ/mol

②  CO(g)＋O₂(g)＝CO₂(g)  △H＝－283.0kJ/mol

③  H₂(g)＋O₂(g)＝H₂O(l)  △H＝－285.8kJ/mol

則CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(g)  △H＝­­­­­­­­__________kJ/mol

（2）下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應的速率的是_________（填寫序號）。

a.使用高效催化劑

b.降低反應溫度

c.增大體系壓強

d.不斷將CH₃OH從反應混合物中分離出來

（3）在一定壓強下，容積為VL的容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在催化劑作用下反應生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示

。

① P₁_________P₂（填“大于”、“小于”或“等于”）；

②100℃時，該反應的化學平衡常數(shù)K=_________（mol L^-1）^-2；

③在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a mol H₂，達到新平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率________（填“增大”、“減小”、或“不變”）

（4）某科研小組用SO₂為原料制取硫酸。

①利用原電池原理，用SO₂、O₂和H₂O來制備硫酸，該電池用多孔材料作電極，它能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。請寫出該電池的負極的電極反應式__________。

②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如右圖所示。請寫出開始時陽極反應的電極反應式____________。

 

Answer 1

【答案】

（1）－90.1（2分）  （2）ac（2分）

（3）①小于  ②()²  ③增大（每空2分，共6分）

（4）①SO₂＋2H₂O－2e^－＝4H^＋＋SO₄^2－（2分）  ②HSO₃^－＋H₂O－e^－＝SO₄^2－＋3H^＋（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)已知的熱化學方程式和蓋斯定律可知，②＋③×2－①即得到CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(g)，所以該反應的反應熱△H＝－283.0kJ/mol－285.8kJ/mol×2＋764.5kJ/mol＝－90.1kJ/mol.

（2）a.使用高效催化劑可以加快反應速率，a正確；b.降低反應溫度，反應速率降低，b不正確；c.增大體系壓強，反應物的濃度增大，反應速率加快，c正確；d.不斷將CH₃OH從反應混合物中分離出來，降低生成物濃度，反應速率降低，d不正確，答案選ac。

（3）①根據(jù)圖像可知，在溫度相同時，P₂曲線所在的CO轉(zhuǎn)化率大于P₁曲線所在的CO轉(zhuǎn)化率。由于正方應是體積減小的可逆反應，增大越強平衡向正反應方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以P₁小于P₂。

②由于平衡常數(shù)與壓強沒有關(guān)系，所以根據(jù)圖像可知，在100℃P₁時，CO的轉(zhuǎn)化率是0.5，則

CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(g)

起始濃度（mol/L）                0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）               

平衡濃度（mol/L）               

所以平衡常數(shù)K＝－＝()²

③在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a mol H₂，相當于是增大體系的壓強，平衡向正反應方向進行，達到新平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率增大。

（4）①原電池中負極失去電子，發(fā)生氧化反應，所以SO₂在負極通入，被氧化生成硫酸，負極電極反應式是SO₂＋2H₂O－2e^－＝4H^＋＋SO₄^2－。

②電解池中陽極與電源的正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應。所以陽極是HSO₃^－失去電子被氧化生成SO₄^2－，則陽極電極反應式是HSO₃^－＋H₂O－e^－＝SO₄^2－＋3H^＋。

考點：考查蓋斯定律的應用、外界條件對反應速率和平衡狀態(tài)的影響、平衡常數(shù)的計算、電極反應式的書寫等