Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的測(cè)量及處理具有重要意義．
（1）I₂O₅可使H₂S、CO、HC1等氧化，常用于定量測(cè)定CO的含量．已知：2I₂（s）+5O₂（g）=2I₂O₅（s）△H=-75.56kJ?mol^-1； 2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ?mol^-1
寫出CO（g）與I₂O₅（s）反應(yīng)生成I₂（s）和CO₂（g）的熱化學(xué)方程式：

 

．
（2）一定條件下，NO₂與SO₂反應(yīng)生成SO₃和NO兩種氣體：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
將體積比為1：2的NO₂、SO₂氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

，
a．體系壓強(qiáng)保持不變                  b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變            d．每消耗1mol SO₂的同時(shí)生成1molNO
測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=

 

．
（3）從脫硝、脫硫后的煙氣中獲取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向．將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為：CO₂ （g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃
①取五份等體體積CO₂和H₂的混合氣體 （物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH） 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖3所示，則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)的△H₃

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在容積為1L的恒溫密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，進(jìn)行上述反應(yīng)．測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖1所示．若在上述平衡體系中再充0.5mol CO₂和1.5mol 水蒸氣（保持溫度不變），則此平衡將

 

移動(dòng)（填“向正反應(yīng)方向”、“不”或“逆反應(yīng)方向”）
③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如圖2所示．其工作時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式可表示為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動(dòng)、變、等來判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡；根據(jù)三行式以及化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；
（3））①溫度對(duì)平衡移動(dòng)方向的影響判斷反應(yīng)的熱量變化；由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡，到達(dá)平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，據(jù)此判斷；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算平衡常數(shù)，再充入物質(zhì)，結(jié)合濃度商計(jì)算和平衡常數(shù)比較分析判斷分析進(jìn)行方向；
③圖示分析判斷，電解質(zhì)溶液為酸性溶液，甲醇燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，結(jié)合電荷守恒書寫電極反應(yīng)；

解答： 解：（1）2 I₂（s）+5O₂（g）=2 I₂O₅（s）；△H=-75.56kJ?mol^-1①，
2CO（g）+O₂（g）=2 CO₂（g）；△H=-566.0kJ?mol^-1②，
將方程式②×

5

2

-①×

1

2

得5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）；△H=（-566.0kJ?mol^-1）×

5

2

-（-75.56kJ?mol^-1）×

1

2

=-1377.22kJ/mol，
所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）；△H=-1377.22kJ/mol，
故答案為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）；△H=-1377.22kJ/mol；
（2）本反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，故體系的壓強(qiáng)保持不變，故a不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO₂的濃度減小，顏色變淺，故b可以說明反應(yīng)已達(dá)平衡；SO₃和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)；d中所述的兩個(gè)速率都是逆反應(yīng)速率，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故選b；          
                    NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
 起始物質(zhì)的體積       1a       2a             0     0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積         x        x              x     x
平衡物質(zhì)的體積         1a-x     2a-x           x     x
則（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=

4

5

a，故平衡常數(shù)為=

x2

(1a-x)(2a-x)

=

8

3

．
故答案為：b，2.67或

8

3

；
（3））①由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡，達(dá)平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，升高溫度平衡吸熱方向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，故答案為：＜；
②在容積為1L的恒溫密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，進(jìn)行上述反應(yīng)．測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖1所示，平衡濃度c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，則
                CO₂ （g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1         3          0        0
變化量（mol/L）  0.75     2.25       0.75      0.75
平衡量（mol/L） 0.25       0.75      0.75      0.75
平衡常數(shù)K=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.3
若在上述平衡體系中再充0.5mol CO₂和1.5mol 水蒸氣（保持溫度不變），濃度商Q=

0.75×(0.75+1.5)

(0.25+0.25)×0.753

=5.3=K，則平衡不移動(dòng)；
故答案為：不；     
③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖示分析判斷，電解質(zhì)溶液為酸性溶液，甲醇燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，結(jié)合電荷守恒書寫負(fù)極電極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+H₂O=6H⁺+CO₂；
故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=6H⁺+CO₂；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了熱化學(xué)方程式、反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、影響平衡移動(dòng)的因素、原電池原理分析應(yīng)用，考點(diǎn)較多，有一定的綜合性，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，中等難度．