Question

3．燃煤造成的SO₂的大量排放已經(jīng)給我們的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：一定條件下，通過下列反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收．
2CO（g）+SO₂（g） $?_{△}^{催化劑}$2CO₂ （g）十S（1）△H
（1）已知：2CO（g）十O₂ （g）=2CO₂ （g）△H₁=-566kJ/mol
S（1）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ/mol，
則反應(yīng)2CO（g）+SO₂（g） $?_{△}^{催化劑}$2CO₂（g）+S（1）△H=-270kJ/mol；
（2）燃煤煙氣中硫的回收反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）×c（S{O}_{2}）}$．在溫度和容積不變時，下列說法正確的是AD（填字母序號）．
A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B．平衡時，其他條件不變，分離出硫，正反應(yīng)速率加快
C．當(dāng)n（（CO）：n（SO₂）：n（CO₂）=2：1：2時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
D．其他條件不變，使用不同催化劑，該反應(yīng)平衡常數(shù)不變
（3）假設(shè)在容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能提高SO₂轉(zhuǎn)化率的是CD；（填字母序號）．
A．選用更有效的催化劑      B．升高反應(yīng)體系的溫度
C．降低反應(yīng)體系的溫度      D．縮小容器的體積
（4）SO₂尾氣處理的方法之一是將尾氣直接通入NaOH溶液中．若將1mol SO₂氣體通入1L2mol/L的NaOH溶液中，所得溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
（5）尾氣中的CO可以制成CO一空氣燃料電池．CO一空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是摻雜Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO-2e^-+O^2-=CO₂；總反應(yīng)式為2CO+O₂=2CO₂．

Answer 1

分析 （1）已知①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
②（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
反應(yīng)2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2CO₂（g）+S（l）可以是①-②得到反應(yīng)焓變；
（2）平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，
該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小、放熱的可逆反應(yīng)，
A．在反應(yīng)達(dá)到平衡之前，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)在不斷減��；
B．硫單質(zhì)為固體，分離出硫?qū)Ψ磻?yīng)速率無影響；
C．當(dāng)n（（CO）：n（SO₂）：n（CO₂）=2：1：2時，符合反應(yīng)比但反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)；
D．使用催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率但不影響平衡的移動，注意平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與物質(zhì)的濃度無關(guān)；
（3）A．選用更有效的催化劑不影響平衡移動；
B．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)體系的溫度，平衡逆向移動；
C．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動；
D．縮小容器的體積，增大壓強(qiáng)；
（4）將1mol SO₂氣體通入1 L2mol/L的NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，溶液中亞硫酸根離子水解溶液顯堿性；
（5）CO一空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是摻雜Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-，負(fù)極是一氧化碳失電子生成二氧化碳，傳到離子為O^2-，依據(jù)電荷守恒書寫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為一氧化碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳．

解答 解：（1）已知①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
②（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
反應(yīng)2CO（g）+SO₂（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2CO₂（g）+S（l）可以是①-②所得，所以該反應(yīng)的焓變△H=-566kJ•mol^-1-（-296kJ•mol^-1）=-270kJ•mol^-1，
故答案為：-270kJ/mol；
（2）2CO（g）+SO₂（g） $?_{△}^{催化劑}$2CO₂ （g）十S（1）平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）×c（S{O}_{2}）}$，
A．在反應(yīng)達(dá)到平衡之前，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)在不斷減小；
B．硫單質(zhì)為固體，分離出硫?qū)Ψ磻?yīng)速率無影響；
C．當(dāng)n（（CO）：n（SO₂）：n（CO₂）=2：1：2時，符合反應(yīng)比但反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)；
D．使用催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率但不影響平衡的移動，注意平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與物質(zhì)的濃度無關(guān)；
故答案為：=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）×c（S{O}_{2}）}$；AD；
（3）A．選用更有效的催化劑不影響平衡移動，不能提高SO₂轉(zhuǎn)化率，故A錯誤；
B．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)體系的溫度，平衡逆向移動，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；
C．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．縮小容器的體積，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故答案為：CD；
（4）將1mol SO₂氣體通入1 L2mol/L的NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，溶液中亞硫酸根離子分步水解溶液顯堿性，SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO3^-+H2O?H₂SO₃+OH^-，溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c （H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c （H⁺）；
（5）尾氣中的CO可以制成CO一空氣燃料電池．CO一空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是摻雜Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-．負(fù)極電極反應(yīng)為：CO-2e^-+O^2-=CO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO+O₂=2CO₂，
故答案為：CO-2e^-+O^2-=CO₂；2CO+O₂=2CO₂．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡影響因素、探究化學(xué)反應(yīng)速率影響因素、電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較等，題目難度中等．