Question

（1）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ?mol^-1；2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1 ．則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

-41.8

kJ?mol^-1
一定條件下，將NO₂與SO₂ 按體積比1：2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

b

．
a．體系壓強(qiáng)保持不
b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃與NO的體積比保持不變
d．每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1mol NO₂
（2）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示．該反應(yīng)△H

＜

0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是

在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加得不償失

（3）甲醇（CH₃OH）燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2．甲醇進(jìn)入

負(fù)

極（填“正”或“負(fù)”），正極發(fā)生的電極反應(yīng)為

O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O

．
（4）101kPa時(shí)，若16gCH₃OH完全燃燒生成液態(tài)水，放出熱量為363.25kJ/mol，則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為

CH₃OH（l）+3/2 O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5 kJ/mol

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算得到所求的熱化學(xué)方程式；化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志的本質(zhì)是正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度或含量不變；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；
（2）利用化學(xué)平衡的影響因素和工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系來分析；
（3）甲醇燃料電池中，甲醇為負(fù)極，電解質(zhì)為酸，甲醇失去電子生成二氧化碳；正極是氧氣得到電子生成水；
（4）依據(jù)化學(xué)方程式甲醇物質(zhì)的量結(jié)合題干條件計(jì)算得到對(duì)應(yīng)量下的焓變，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)焓變，寫出熱化學(xué)方程式．

解答：解：（1）根據(jù)蓋斯定律，將第二個(gè)方程式顛倒過來，與第一個(gè)方程式相加得：2NO₂+2SO₂═2SO₃+2NO，△H=-83.6 kJ?mol^-1，則NO₂+SO₂?SO₃+NO，△H=-41.8 kJ?mol^-1；
a、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)；
b、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；
c、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、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；
故答案為：-41.8；b；
（2）由圖可知，溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；壓強(qiáng)大，有利于加快反應(yīng)速率，有利于使平衡正向移動(dòng)，但壓強(qiáng)過大，需要的動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備的要求也高，故選擇250℃、1.3×104kPa左右的條件．因?yàn)樵?50℃、壓強(qiáng)為1.3×10⁴ kPa時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已較大，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率變化不大，沒有必要再增大壓強(qiáng)，
故答案為：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加得不償失；
（3）甲醇燃料電池中，甲醇中C元素的化合價(jià)升高，則甲醇為負(fù)極，電解質(zhì)為酸，甲醇失去電子生成二氧化碳，電極反應(yīng)為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，氧氣再正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)在酸溶液中生成水，反應(yīng)的電極反應(yīng)為：O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O，
故答案為：負(fù)；  O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；
（4）101kPa時(shí)，若16gCH₃OH物質(zhì)的量為0.5mol，完全燃燒生成液態(tài)水，放出熱量為363.25kJ/mol，則1mol甲醇燃燒放熱726.5KJ；反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+3/2 O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5 kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+3/2 O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5 kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)平衡標(biāo)志判斷，原電池原理的應(yīng)用，該題將元素化合物與能量變化、化學(xué)平衡等知識(shí)柔和在一起進(jìn)行考查，充分體現(xiàn)了高考的綜合性，看似綜合性較強(qiáng)的問題，只要細(xì)細(xì)分析，還是能各個(gè)突破的．第（2）容易出錯(cuò)，需認(rèn)真分析圖象，得出正確結(jié)論，題目難度中等．