Question

煤化工及環(huán)境污染防治的研究是當(dāng)前的熱門研究領(lǐng)域．請回答下列問題：
（1）煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成兩種酸式鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）利用水煤氣合成二甲醚的過程中發(fā)生如下三步反應(yīng)：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
總反應(yīng)3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=

 

；一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是

 

．（填字母代號）．
a．高溫高壓b．加入催化劑  c．減小CO₂的濃度  d．增大CO的濃度  e．分離出二甲醚
（3）利用反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）可以減輕大氣污染．t₁℃下，在一恒容的密閉容器中，測得不同時間的NO和CO的濃度如下表（CO₂和N₂的起始濃度為0）．

時間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/10-4mol?L-1	10.0	4.50	2.50	1.60	1.00	1.00
c（CO）/10-3mol?L-1	3.60	3.05	2.85	2.76	2.70	2.70

①前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率：v（N₂）=

 

．
②計算t₁℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（4）用甲醇、氧氣和氫氧化鉀溶液可制成燃料電池，寫出該甲醇燃料電池負極反應(yīng)式

 

．當(dāng)參加反應(yīng)的氧氣的體積是6.72L（標準狀況下）時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)硫化氫與碳酸鈉反應(yīng)生成酸式鹽NaHS和NaHCO₃書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)題中熱化學(xué)方程式及蓋斯定律進行計算；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素判斷；
（3）①根據(jù)反應(yīng)速率的表達式計算出前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率：v（N₂）；
②根據(jù)達到平衡時各組分的濃度及平衡常數(shù)表達式計算出t₁℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K；
（4）甲醇燃料電池中，負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，考慮電解質(zhì)的參與反應(yīng)；根據(jù)標況下氧氣的體積計算出物質(zhì)的量，再根據(jù)電子守恒即可計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)．

解答： 解：（1）H₂S和H₂CO₃均是二元酸，它們都存在酸式鹽NaHS和NaHCO₃，二者反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃，
故答案為：H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃；
（2）根據(jù)蓋斯定律，觀察目標方程式可知，①×2+②+③，即得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）故△H=2△H₁+△H₂+△H₃=-246.4kJ?mol^-1；一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，可減少CO₂的濃度或分離出二甲醚，由于反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率減小，催化劑不影響平衡移動，而增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率反而減小，所以c、e正確，
故答案為：-246.4 kJ?mol^-1；ce；
（3）①前3s內(nèi)一氧化氮的濃度變化為：（10.0-1.6）×10^-4mol?L^-1=8.4×10^-4mol?L^-1，生成氮氣的濃度為：

1

2

×△c（NO）=4.2×10^-4mol?L^-1，氮氣的平均反應(yīng)速率：v（N₂）=

4.2×10-4mol/L

3s

=1.4×10^-4mol/（L?s），
故答案為：1.4×10^-4mol/（L?s）；
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)在4s后達到平衡狀態(tài)，此時一氧化氮的濃度變化為：9×10^-4mol?L^-1，
 根據(jù)反應(yīng)方程式          2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
反應(yīng)前濃度（mol?L^-1）：10×10^-4  3.6××10^-3 0        0
轉(zhuǎn)化濃度（mol?L^-1）：9×10^-4 9×10^-4 9×10^-4   4.5×10^-4
平衡時濃度（mol?L^-1）：1×10^-4    2.7×10^-3 9×10^-4 4.5×10^-4
t₁℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c2(CO2)c(N2)

c2(NO)c2(CO)

=

(9×10-4)2×(4.5×10-4)

(1×10-4)2×(2.7×10-3)2

=4050，
故答案為：4050；
（4）甲醇燃料堿性電池中，甲醇在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
氧氣的物質(zhì)的量為：n（O₂）=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，1molO₂反應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol電子，故0.3molO₂轉(zhuǎn)移1.2mol，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；1.2 mol．

點評：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書寫、熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫等知識點，難度中等，注意燃料電池中電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，雖然燃料和氧化劑相同，如果電解質(zhì)溶液不同，則電極反應(yīng)式就不同．