Question

【題目】運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)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)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1kJ·mol－1

CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) ΔH2kJ·mol－1

H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH3kJ·mol－1

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

（2）一定壓強(qiáng)下，在容積為2 L的密閉容器中充入1mol CO與2 mol H2，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH ，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

① 下列說法正確的是____________

A．若容器內(nèi)氣體密度恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

B．若容器內(nèi)各氣體濃度恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

C．上述反應(yīng)中，ΔH ＞ 0

D．反應(yīng)中，催化劑使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

② p2 p1 (填“大于”、“小于”或“等于”)；

③ 100 ℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝____ ____；

（3）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(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。請(qǐng)寫出該電池負(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。請(qǐng)寫出開始時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)的電極反應(yīng)式____________________________。

Answer 1

【答案】（1）2ΔH3＋ΔH2－ΔH1

（2）①B、大于②4(mol/L)－2

（3）①SO2＋2H2O－2e－=SO＋4H＋②HSO＋H2O－2e－=SO＋3H＋

【解析】

試題分析：（1）已知：①CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1 kJ·mol－1；

②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) ΔH2 kJ·mol－1；

③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH3 kJ·mol－1。

根據(jù)蓋斯定律：②+③×2-①得則CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

ΔH＝2ΔH3＋ΔH2－ΔH1 kJ·mol－1。

（2）① A．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量保持不變，容器的容積保持不變，密度不隨反應(yīng)的進(jìn)行而變化，若容器內(nèi)氣體密度恒定，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；B．若容器內(nèi)各氣體濃度恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；C．分析圖像知，升高溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，則上述反應(yīng)中，ΔH < 0 ，錯(cuò)誤；D．反應(yīng)中，催化劑，平衡不移動(dòng)，錯(cuò)誤，選B；②由圖像可知，溫度相同時(shí)，在壓強(qiáng)為P2時(shí)平衡時(shí)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)p2大于p1；③利用三行式計(jì)算。100℃時(shí)，

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)

起始濃度（mol/L）0.5 1 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）0.25 0.5 0.25

平衡濃度（mol/L）0.25 0.5 0.25

該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝c(CH3OH)/c2(H2)c(CO)=4 (mol/L) － 2。

（3）①該原電池中，負(fù)極上二氧化硫失電子被氧化生成硫酸，利用氫離子和水配平電荷和原子，負(fù)極上的電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－=SO＋4H＋。②電解池中陽(yáng)極和電源正極相連，亞硫酸氫根失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸，利用氫離子和水配平電荷和原子，陽(yáng)極電極反應(yīng)式是HSO＋H2O－2e－=SO＋3H＋。