Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)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：

CH₃OH(g)＋O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－764.5 kJ·mol^－1

CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1

H₂(g)＋O₂(g)=H₂O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1

則CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)　ΔH＝________kJ·mol^－1

（2）下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率的是________(填寫序號(hào))．

a．使用高效催化劑      b．降低反應(yīng)溫度

c．增大體系壓強(qiáng)        d．不斷將CH₃OH從反應(yīng)混合物中分離出來

（3）在一定壓強(qiáng)下，容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如右圖所示。

①p₁________p₂(填“大于”、“小于”或“等于”)；

②100 ℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)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 molH₂，達(dá)到新平衡時(shí)，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(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。請(qǐng)寫出該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)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。電解原理示意圖如下圖所示。請(qǐng)寫出開始時(shí)陽極反應(yīng)的電極反應(yīng)式________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）－90.1�。�2）ac

（3）①小于�、�(V/a)²�、墼龃�

（4）①SO₂＋2H₂O－2e^－=4H^＋＋SO₄^2-

②HSO₃^-＋H₂O－2e^－=SO₄^2-＋3H^＋

【解析】

試題分析：（1）①CH₃OH(g)＋O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－764.5 kJ·mol^－1;②CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1;③H₂(g)＋O₂(g)=H₂O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1;根據(jù)蓋斯定律，③*2+②-①可得則CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)　ΔH＝－90.1kJ·mol^－1。（2）下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率的是a．使用高效催化劑 c．增大體系壓強(qiáng)  都能使反應(yīng)速率加快。：（2）①由圖可知，壓強(qiáng)不變，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越低，故溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，故答案為：＜。 ②100℃，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，所以參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為0.5amol。    對(duì)于反應(yīng)  

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）；

開始（mol）：a       2a                 0

變化（mol）：0.5a     a                 0.5a

平衡（mol）：0.5a     a                 0.5a

所以平衡時(shí)

100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)。③溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴(kuò)大1倍，平衡后增大壓強(qiáng)，再壓縮恢復(fù)到原來體積，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)．該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故向正反應(yīng)移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大。平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變。故答案為：增大；不變。①請(qǐng)寫出該電池的負(fù)極是失電子的反應(yīng)，電極反應(yīng)式SO₂＋2H₂O－2e^－=4H^＋＋SO₄^2-。②陽極反應(yīng)是失電子的，元素的化合價(jià)升高，根據(jù)介質(zhì)，其電極反應(yīng)式HSO₃^-＋H₂O－2e^－=SO₄^2-＋3H^＋。

考點(diǎn)：本題考查了反應(yīng)速率、平衡計(jì)算與移動(dòng)、平衡常數(shù)等。