Question

【題目】空氣質量與我們的健康息息相關，目前我國通過監(jiān)測 6 項污染物的質量濃度來計算空氣質量指數(shù)(AQI)，SO2、NO2 和 CO 是其中 3 項中的污染物。

(1)一定溫度下，向固定體積為 2 L 的密閉容器中充入 SO2 和 NO2 各 1 mol，發(fā)生反應SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)，測得上述反應 5 min 末到達平衡，此時容器中 NO 與 NO2的體積比為 3︰1，則這段時間內 SO2 的反應速率 v(SO2)＝__________，此反應在該溫度下的平衡常數(shù) K＝__________。

(2)甲醇日趨成為重要的有機燃料，通常利用 CO 和 H2 合成甲醇，其反應的化學方程式為CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。今在一容積可變的密閉容器中，充有 10 mol CO 和 20 mol H2用于合成甲醇。CO 的平衡轉化率(α)與溫度(T)、壓強(P)的關系如圖所示：

①上述合成甲醇的反應為__________反應(填“放熱”或“吸熱”)。

②A、B、C 三點的平衡常數(shù) KA、KB、KC 的大小關系為__________。A、B 兩點對應的壓強大小關系是 PA__________PB(填“大于”、 “小于”或“等于”)。

(3) 若將達到平衡狀態(tài)A時生成的甲醇用于構成甲醇一氧氣燃料電池，電解質溶液為KOH濃溶液，則該電池工作時正極的電極反應式為____________，理論上通過外電路的電子最多為__________mol。

Answer 1

【答案】0.075mol/(Lmin) 9 放熱 KA=KB＞KC 小于 O2+2H2O+4e-=4OH- 30

【解析】

(1)設參加反應的SO2為nmol
SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)

反應前（mol） 1 10 0

反應了（mol） nn n n

5min末（mol） 1-n 1-n nn

可以此計算相關量；

(2)①化學平衡圖象分析方法，平衡圖象題主要注意三點一趨勢，三點是：圖象的起點、拐點、終點，一趨勢是看曲線的變化趨勢．當然要看好橫、縱坐標的向量；

②對于一個給定的化學反應，化學平衡常數(shù)的影響因素只有溫度；

③堿性條件下，正極發(fā)生還原反應生成OH-。

(1)設參加反應的SO2為nmol

SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)

反應前（mol） 1 10 0

反應了（mol） nn n n

5min末（mol） 1-n 1-n nn

=3可求得：n=0.75，v(SO2)= =0.075mol/(Lmin)因其體積是2L，求出各自的濃度代入可求K，K= =9，故答案為：0.075mol/(Lmin)；9；

(2)①從圖上可見，在P2時，隨溫度的升高CO的轉化率越來越低，可見，升溫時平衡向逆向移動，據(jù)勒夏特列原理，正反應放熱，故答案為：放熱；

②化學平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應放熱，溫度越高平衡逆向移動，K值減小，增大壓強，平衡正向移動，CO的轉化率增大，可知PA小于PB，故答案為：KA=KB＞KC；小于；

③燃料電池的正極，是氧氣反應，在堿性條件下有水參與生成氫氧根，O2+2H2O+4e-=4OH-，A點CO的平衡轉化率50%，參加反應的CO為：10mol×50%=5mol，從CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)分析，生成CH3OH也為5mol，CH3OH燃燒生成二氧化碳和水，只有C的價態(tài)從-2變?yōu)?/span>+4，H、O價態(tài)沒變，所以1molCH3OH燃燒轉移6mol電子，故5molCH3OH反應轉移電子為：5×6=30，故答案為：O2+2H2O+4e-=4OH-；30。