Question

2．環(huán)境污染影響人類生存，治理污染是化學(xué)工作者研究的重要課題．
（1）可用CO與H₂合成甲醇（CH₃OH），己知CO、CH₃OH（1）、H₂的燃燒熱分別為：28 3.0kJ•mol^-1、725.5KJ•mol^-1、285.8kJ•mol^-1，請寫出合成CH₃OH（1）的熱化學(xué)方程式CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-129.1kJ•mol^-1
（2）反應(yīng)：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）在容積固定的密閉容器中進(jìn)行，其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如圖1所示．
①該反應(yīng)是放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
②一定條件下，下列能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是ad．
a．混合氣體的密度不再變化   b．容器內(nèi)壓強不再變化
c．v（CO₂）=v（CO）    d．CO在混合氣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變
③T₁溫度下，加入FeO和CO，反應(yīng)達(dá)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為33.3%．
（3）用V₂O₅作催化劑，NH₃可將NO還原成N₂，一種反應(yīng)歷程如圖2所示．寫出該反應(yīng)化學(xué)方程式4NH₃+4NO+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O．
（4）把含二氧化硫的工業(yè)煙氣通入含Cr₂O₇^2-和Cr³⁺的酸性電鍍廢液中（Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺），寫出該反應(yīng)的離子方程式3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=3SO₄^2-+2Cr³⁺+H₂O．反應(yīng)一段時間后開始出現(xiàn)Cr（OH）₃沉淀，用必要的離子方程式和文字，表述產(chǎn)生沉淀的原因Cr³⁺在水溶液中存在Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺，上述反應(yīng)消耗了H⁺使上述平衡正向移動，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)CO、CH₃OH（1）、H₂的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；
（2）①圖象甲中平衡常數(shù)曲線隨溫度升高增大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
②當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正、逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)），各物質(zhì)的濃度、含量不再改變，以及由此衍生的一些物理量也不變，以此進(jìn)行判斷；
③T₁溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為2，結(jié)合平衡三段式列式計算，轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化量}{初始量}$×100%；
（3）用V₂O₅作催化劑，NH₃可將NO還原成N₂，結(jié)合反應(yīng)歷程圖可知反應(yīng)物還有氧氣，生成物為N₂和H₂O，配平即得反應(yīng)方程式；
（4）根據(jù)題給信息反應(yīng)物有二氧化硫和Cr₂O₇^2-，酸性電鍍廢液可提供氫離子，Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺．根據(jù)氧化還原理論二氧化硫被氧化為SO₄^2-配平即可，上述反應(yīng)消耗了氫離子，使Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺水解平衡正向移動，反應(yīng)一段時間后開始出現(xiàn)Cr（OH）₃沉淀．

解答 解：（1）CO、CH₃OH（1）、H₂的燃燒熱分別為：28 3.0kJ•mol^-1、725.5KJ•mol^-1、285.8kJ•mol^-1，則
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1 
②CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$ O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-725.5kJ•mol^-1 
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知用①+③-$\frac{2}{3}$×②得反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l），
該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-283.0kJ•mol^-1+（-285.8kJ•mol^-1）-$\frac{2}{3}$×（-725.5kJ•mol^-1）=-129.1kJ•mol^-1，即CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-129.1kJ•mol^-1；
故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-129.1kJ•mol^-1；
（2）①圖象甲中平衡常數(shù)曲線隨溫度升高而減小，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱；
②FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），反應(yīng)前后是氣體體積不變的放熱反應(yīng)，
a．在容積固定的密閉容器中進(jìn)行，氣體體積不變，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，混合氣體的密度不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．反應(yīng)前后氣體體積不變，容器內(nèi)壓強始終不發(fā)生變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．化學(xué)反應(yīng)速率之比始終等于化學(xué)計量數(shù)之比，v（CO₂）=v（CO），不能說明反應(yīng)達(dá)平衡，故c錯誤；
d．CO在混合氣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)平衡，故d正確；
故答案為：ad；
③T₁溫度下，向體積為V L的密閉容器中，加入FeO和CO，平衡常數(shù)為0.5，設(shè)一氧化碳起始量為x，變化量為y，F(xiàn)eO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），
起始量           x                        0
變化量           y                        y
平衡量         x-y                        y
平衡常數(shù)K=$\frac{y}{x-y}$=0.5，所以$\frac{y}{x}$=$\frac{1}{3}$，
二氧化碳轉(zhuǎn)化率$\frac{y}{x}$=$\frac{1}{3}$=33.3%，
故答案為：33.3%；
（3）用V₂O₅作催化劑，NH₃可將NO還原成N₂，結(jié)合反應(yīng)歷程圖可知反應(yīng)物還有氧氣，生成物為N₂和H₂O，配平即得反應(yīng)方程式為4NH₃+4NO+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O，
故答案為：4NH₃+4NO+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O；
（4）根據(jù)題給信息反應(yīng)物有二氧化硫和Cr₂O₇^2-，酸性電鍍廢液可提供氫離子，Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺．根據(jù)氧化還原理論二氧化硫被氧化為SO₄^2-配平即得離子方程式為3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=3SO₄^2-+2Cr³⁺+H₂O，Cr³⁺在水溶液中存在Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺，上述反應(yīng)消耗了H⁺使上述平衡正向移動，產(chǎn)生Cr（OH）₃ 沉淀，
故答案為：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=3SO₄^2-+2Cr³⁺+H₂O；Cr³⁺在水溶液中存在Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺，上述反應(yīng)消耗了H⁺使上述平衡正向移動，產(chǎn)生Cr（OH）₃ 沉淀．

點評 本題考查了化學(xué)平衡圖象分析，化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，熱化學(xué)方程式書寫，轉(zhuǎn)化率的計算，題目難度中等，涉及焓變、反應(yīng)熱、物質(zhì)的量的計算，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計算能力，明確發(fā)生反應(yīng)的原理為解答關(guān)鍵．