Question

（14分）研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

（1）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH= -196.6kJ·mol-1

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH= -113.0kJ·mol-1

則反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH= kJ·mol-1。

一定條件下，將NO2與SO2以體積比2∶1置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。

A．體系壓強(qiáng)保持不變 B．混合氣體顏色保持不變

C．SO3和NO的體積比保持不變 D．每消耗1molSO3的同時(shí)生成1mol NO

測(cè)得上述反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)NO2與SO2的體積比為5∶1，則平衡常數(shù)K= 。

（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（2）所示。該反應(yīng)ΔH________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： 。

（3）依據(jù)燃燒的反應(yīng)原理，合成的甲醇可以設(shè)計(jì)如圖（3）所示的原電池裝置。

① 該電池工作時(shí)，OH-向 極移動(dòng)（填“正”或“負(fù)”）。

② 該電池正極的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

（1）-41.8；BD；1.8；

（2）＜；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）負(fù)極； O2+2H2O+4e-=4OH-；

【解析】

試題分析：

（1）根據(jù)蓋斯定律，將第二個(gè)方程式反寫(xiě)，與第一個(gè)方程式相加得：2NO2(g)+2SO2(g) 2SO3(g)+2NO(g)

△H=-83.6 kJmol-1，則NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJmol-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(shuō)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(shuō)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、消耗1molSO3為逆向反應(yīng)，同時(shí)生成1mol NO為正向反應(yīng)，且滿足化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，故D能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。

NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)

起始物質(zhì)的體積 2a a 0 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x x x x

平衡物質(zhì)的體積 2a-x a-x x x

平衡時(shí)NO2(g)與SO2(g)的體積比為5：1，由以上三段式知，（2a-x）：（a-x）＝5：1，故x＝，故平衡常數(shù)K＝；

（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(guò)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(méi)有必要再增大壓強(qiáng)，

（3）①根據(jù)原電池的工作原理，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以O(shè)H-向負(fù)極移動(dòng)；

②電解質(zhì)溶液為堿性溶液，所以正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-；

考點(diǎn):考查蓋斯定律的應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，化學(xué)平衡標(biāo)志判斷，原電池原理應(yīng)用

點(diǎn)評(píng):本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，化學(xué)平衡標(biāo)志判斷，原電池原理的應(yīng)用，難度中等。該題將元素化合物知識(shí)與能量變化、化學(xué)平衡等知識(shí)柔和在一起，綜合性較強(qiáng)，需要細(xì)細(xì)分析，各個(gè)突破。易錯(cuò)點(diǎn)是（2），要認(rèn)真分析圖像，得出正確結(jié)論。