Question

14．燃煤能排放大量的CO、CO₂、SO₂，PM_2.5（可入肺顆粒物）污染也跟冬季燃煤密切相關(guān)．SO₂、CO、CO₂也是對環(huán)境影響較大的氣體，對它們的合理控制、利用是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑．

（1）如圖1所示，利用電化學(xué)原理將SO₂ 轉(zhuǎn)化為重要化工原料C若A為SO₂，B為O₂，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（2）有一種用CO₂生產(chǎn)甲醇燃料的方法：CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1；
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-c kJ•mol^-1；
CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-d kJ•mol^-1，
則表示CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1；
（3）光氣 （COCl₂）是一種重要的化工原料，用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、聚酯類材料的生產(chǎn)，工業(yè)上通過Cl₂（g）+CO（g）═COCl₂（g）制備．左圖2為此反應(yīng)的反應(yīng)速率隨溫度變化的曲線，右圖3為某次模擬實(shí)驗(yàn)研究過程中容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的曲線．回答下列問題：
①0～6min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v（Cl₂）=0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②若保持溫度不變，在第7min 向體系中加入這三種物質(zhì)各2mol，則平衡向正反應(yīng)方向移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”）；
③若將初始投料濃度變?yōu)閏（Cl₂）=0.7mol/L、c（CO）=0.5mol/L、c（COCl₂）=0.5 mol/L，保持反應(yīng)溫度不變，則最終達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Cl₂的體積分?jǐn)?shù)與上述第6min時(shí)Cl₂的體積分?jǐn)?shù)相同；
④隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢是減��；（填“增大”、“減小”或“不變”）
⑤比較第8min反應(yīng)溫度T（8）與第15min反應(yīng)溫度T（15）的高低：T（8）＜T（15）（填“＜”、“＞”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）SO₂在負(fù)極失去電子轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，根據(jù)電極反應(yīng)式的書寫方法來回答；
（2）應(yīng)用蓋斯定律解題，始終抓住目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng)之間的關(guān)系應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來解；
（3）①由圖可知，6min時(shí)Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，濃度變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（Cl₂）；
②原平衡時(shí)n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，現(xiàn)在第8 min 加入體系中的三種物質(zhì)各1 mol，則反應(yīng)物的濃度增大程度大些，平衡正向移動．
③改變初始投料濃度變，保持反應(yīng)溫度不變，則最終達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Cl₂的體積分?jǐn)?shù)與上述第6min時(shí)Cl₂的體積分?jǐn)?shù)相同，則為等效平衡，完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足Cl₂濃度為1.2mol/L、CO濃度為1.0mol/L；
④由圖可知，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小；
⑤第8min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時(shí)是改變溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動，由④升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動．

解答 解：（1）SO₂在負(fù)極失去電子轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，故其電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（2）應(yīng)用蓋斯定律解題，△H=-△H₁-△H₂+$\frac{3}{2}$△H₃+2△H₄=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1，所以CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1．
（3）①由圖可知，6min時(shí)Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，濃度變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，則v（Cl₂）=$\frac{0.9mol/L}{6min}$=0.15 mol•L^-1•min ^-1，
故答案為：0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②8min時(shí)，平衡時(shí)c（Cl₂）=0.3mol/L、c（CO）=0.1mol/L、c（COCl₂）=0.9mol/L，則原平衡時(shí)n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，現(xiàn)在第8 min 加入體系中的三種物質(zhì)各1 mol，則反應(yīng)物的濃度增大程度大些，平衡正向移動，
故答案為：向正反應(yīng)方向；
③最終達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Cl₂的體積分?jǐn)?shù)與上述第6min時(shí)Cl₂的體積分?jǐn)?shù)相同，即與開始平衡為等效平衡，完全轉(zhuǎn)化到左邊滿足Cl₂濃度為1.2mol/L、CO濃度為1.0mol/L，則：0.7ol/L+c（COCl₂）=1.2mol/L，c（CO）=0.5mol/L+c（COCl₂）=1.0mol/L，故c（COCl₂）=0.5mol/L，
故答案為：0.5；
④由圖1可知，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以溫度高，平衡常數(shù)減小，
故答案為：減�。�
⑤根據(jù)圖象，第8min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時(shí)是改變溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動，由④升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，故T（8）＜T（15），
故答案為：＜．

點(diǎn)評 本題考查熱反應(yīng)方程式、化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生對圖象與數(shù)據(jù)的分析及計(jì)算能力，難度中等．