Question

【題目】Ⅰ.硫在地殼中主要以硫化物、硫酸鹽等形式存在，其單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。

（1）利用下圖所示裝置（電極均為惰性電極）可吸收SO2，用陰極排出的溶液可吸收NO2。

①陽極的電極反應(yīng)式為__________________。

②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時有SO32-生成。該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_________。

Ⅱ.乙炔（C2H2）在氣焊、氣割及有機合成中用途非常廣泛，可由電石（CaC2）直接水化法或甲烷在1500℃左右氣相裂解法生產(chǎn)。哈斯特研究得出當(dāng)甲烷分解時，幾種氣體平衡時分壓（Pa）與溫度（℃）的關(guān)系如圖所示。

（2）T2℃時，向1L恒容密閉容器中充入0.3molCH4只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH，達到平衡時，測得c(C2H4)= c(CH4)。該反應(yīng)的ΔH____0（填“>”或“<”），CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為_________。上述平衡狀態(tài)某一時刻，若改變溫度至T℃，CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多，經(jīng)ts后再次達到平衡，平衡時2c(C2H4) = c(CH4)，則t=________s。

（3）列式計算反應(yīng)2CH4(g) =C2H2(g)+3H2(g)在圖中A點溫度時的平衡常數(shù)K=_________（用平衡分壓代替平衡濃度計算：lg≈ -1.3）。

Answer 1

【答案】 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 1：2 > 66.7% 5 5×104

【解析】（1）①電解池左側(cè)SO2氣體進入電解池，最后生成H2SO4，S元素的化合價升高，SO2發(fā)生氧化反應(yīng)，所以左側(cè)電極為電解池的陽極，電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。②根據(jù)前面分析可知右側(cè)為電解池陰極，排出的溶液為S2O42-，堿性下S2O42-與NO2反應(yīng)生成N2、SO32-等，氧化劑為NO2，還原劑為S2O42-，根據(jù)得失電子守恒有4×n(NO2)=1×2×n(S2O42-)，所以n(NO2)：n(S2O42-)=1:2。

（2）據(jù)圖可知溫度降低時，C2H4的分壓減小，即乙烯的物質(zhì)的量減小，說明2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)的平衡逆向移動，所以逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以ΔH>0；設(shè)CH4反應(yīng)的物質(zhì)的量為x，則生成的乙烯的物質(zhì)的量為x/2，平衡時CH4的物質(zhì)的量為0.3-x，則0.3-x=x/2，解得x=0.2mol，所以CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為0.2÷0.3×100%=66.7%。平衡時，CH4的濃度為0.1mol/L，C2H4的濃度為0.1mol/L，H2的濃度為0.2mol/L，經(jīng)過t秒后，CH4的濃度增加0.01tmol /L，C2H4的濃度減小0.005tmol /L，所以t秒后CH4的濃度為(0.1+0.01t)mol /L，C2H4的濃度為(0.1-0.005t)mol /L ，因為2c(C2H4) = c(CH4)，所以(0.1-0.005t)×2=(0.1+0.01t)，解得t=5。

（3）用分壓代替計算公式中的平衡濃度即可，由圖得到lg p(C2H2)=-1.3，所以p(C2H2)=10-1.3=0.05；lg p(H2)=4，所以p(H2)=104；lg p(CH4)=3，所以p(CH4)=103，故K= p(C2H2)×p3(H2)/ p2(CH4)=0.05×1012/106=5×104。