Question

【題目】CO、SO2是主要的大氣污染氣體,利用化學(xué)反應(yīng)原理是治理污染的重要方法。

I、甲醇可以補(bǔ)充和部分替代石油燃料,緩解能源緊張。利用CO可以合成甲醇。

（1） 已知：CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H1=－283.0kJ·mol－1

H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) △H2=－285.8kJ·mol－1

CH3OH(g)＋3/2 O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H3=－764.5kJ·mol－1

則CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) △H=____________kJ·mol－1

（2）一定條件下,在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO與2 mol H2合成甲醇 平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如右圖所示。

①在2 min時(shí)測(cè)得容器內(nèi)甲醇的濃度為0.25 mol·L－1，則0－2 min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為____mol·L－1·min－1，H2的轉(zhuǎn)化率為____。

②由圖判斷P1_______P2(填“＞” 、“<” 或“=” ),理由是____________________________________

③該甲醇合成反應(yīng)在A點(diǎn)的平衡常數(shù)K=____

④下列措施中能夠同時(shí)滿足增大反應(yīng)速率和提高CO轉(zhuǎn)化率的是____。(填寫(xiě)相 應(yīng)字母)

A、使用高效催化劑 b、降低反應(yīng)溫度 c、增大體系壓強(qiáng)

D、不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來(lái)

Ⅱ、某學(xué)習(xí)小組以SO2為原料,采用電化學(xué)方法制取硫酸。

（3）原電池法:

該小組設(shè)計(jì)的原電池原理如右圖所示。

該電池中右側(cè)為________極，寫(xiě)出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式 ____。

（4）電解法:

該小組用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液,然后電解該溶液制得了硫酸。原理如右圖所示。

寫(xiě)出開(kāi)始電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式____________________

Answer 1

【答案】 -90.1 0.125 50% < 甲醇的合成反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率提高 48 C 正 SO2-2e-+2H2O= SO42-+4H+ HSO3--2e-+H2O= SO42-+3H+

【解析】I、（1） 已知：①CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H1=－283.0kJ·mol－1

②H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) △H2=－285.8kJ·mol－1

③CH3OH(g)＋3/2 O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H3=－764.5kJ·mol－1

由①+②2-③得CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ，所以△H=(－283.0kJ·mol－1)+( －285.8kJ·mol－1) 2-( －764.5kJ·mol－1)= -90.1kJ·mol－1.

（2）①一定條件下,在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO與2 mol H2合成甲醇，則CO與H2的起始濃度分別為0.5mol/L和1mol/L。CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)，在2 min時(shí)測(cè)得容器內(nèi)甲醇的濃度為0.25 mol·L－1。由化學(xué)方程式可知， 0－2 min內(nèi)CO濃度的變化量與甲醇相同，則用CO表示的平均反應(yīng)速率為=0.125mol·L－1·min－1。反應(yīng)物的投料比與化學(xué)計(jì)量為數(shù)之比相同，所以H2的轉(zhuǎn)化率與CO相同，均為.

②由圖判斷P1<P2理由是甲醇的合成反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率提高。

③由圖像可知，該甲醇合成反應(yīng)中CO的轉(zhuǎn)化率在A點(diǎn)為0.75，CO與H2、甲醇的濃度變化量分別為0.375mol/L和0.75mol/L、0.375mol/L，CO與H2的平衡濃度分別為0.125mol/L和0.25mol/L，平衡常數(shù)K= 48.

④增大體系壓強(qiáng)能夠同時(shí)滿足增大反應(yīng)速率和提高CO轉(zhuǎn)化率，選C。

Ⅱ、（3）由圖中信息可知，左側(cè)二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根，右側(cè)氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成水，總反應(yīng)為2SO2+O2+2H2O=2H2SO4。因此，該電池中右側(cè)為正極，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O= SO42-+4H+。

（4）由圖中信息可知，在陽(yáng)極室中，硫酸氫根被氧化為硫酸根離子；在陰極室中，氫離子放電生成氫氣發(fā)生還原反應(yīng)。所以，開(kāi)始電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式HSO3--2e-+H2O= SO42-+3H+。