Question

（10分）運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意義。

（1）用CO可以合成甲醇。已知：

CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764．6kJ·mol－1

CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283．0 kJ·mol－1

H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285．8 kJ·mol－1

則CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH＝________kJ·mol－1

（2）下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率的是________(填寫序號)．

a．使用高效催化劑 b．降低反應(yīng)溫度

c．不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來 d．增大體系壓強(qiáng)

（3）在一定壓強(qiáng)下，容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H2，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；

②100 ℃時，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝________(mol·L－1)－2；

③在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a molH2，達(dá)到新平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（4）某科研小組用SO2為原料制取硫酸。

①利用原電池原理，用SO2、O2和H2O來制備硫酸，該電池用多孔材料作電極，它能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。請寫出該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式________________。

②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如下圖所示。

請寫出開始時陽極反應(yīng)的電極反應(yīng)式________________。

Answer 1

（1）－90 （2）ad（3）①小于 ②(V/a)2 ③增大 （4）①SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO42-

②HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+

【解析】

試題分析：：（1）用CO可以合成甲醇．已知：

①CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-764.5kJ?mol-1；

②CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1；

③H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ?mol-1；

由蓋斯定律可知，②+③×2-①得到CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）

△H=-283.0kJ/mol-285.8kJ/mol×2+764.5kJ/mol=-90.1kJ/mol，答案為：-90；

（2）溫度越高、壓強(qiáng)越大，使用催化劑都可使反應(yīng)速率增大，降低溫度反應(yīng)速率減慢，從體系中分離出甲醇，相當(dāng)于減少濃度，反應(yīng)速率減慢，答案為：ad；

（3））①由圖1可知，溫度相同時，在壓強(qiáng)為P2時平衡時CO的轉(zhuǎn)化率高，由反應(yīng)CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）可知壓強(qiáng)越大，越有利于平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，故壓強(qiáng)P1＜P2，答案為：小于；

②由于平衡常數(shù)與壓強(qiáng)沒有關(guān)系，所以根據(jù)圖象可知，在100℃P1時，CO的轉(zhuǎn)化率是0.5，則

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

c初（mol/L）a/v 2a/v 0

△c（mol/L）a/2v a/v a/2v

c（mol/L） a/2v a/v a/2v

所以平衡常數(shù)K= c(CH3OH)/(c( CO)×c(H2)2)=(V/a)2 答案為： (V/a)2

③在其它條件不變的情況下，再增加a molCO與2amolH2，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，答案為：增大；

（4））①該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合價升高，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，所以負(fù)極上的電極反應(yīng)式為：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，答案為：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；

②電解池中陽極和電源正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解NaHSO3溶液可制得硫酸，硫的化合價升高，所以陽極是HSO3-溶液失去電子被氧化生成SO42-，則陽極電極反應(yīng)式是：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+，答案為：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算；化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素；化學(xué)平衡的計算．