Question

【題目】運用化學反應原理研究碳、氮、硫的單質及其化合物的反應對緩解環(huán)境污染、能源危機具有重要意義。

I.氨為重要的化工原料，有廣泛用途。

（1）合成氨中的氫氣可由下列反應制�。�

a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol

則反應CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H=___。

（2）起始時投入氮氣和氫氣的物質的量分別為1mol、3mol，在不同溫度和壓強下合成氨。平衡時混合物中氨的體積分數(shù)與溫度的關系如圖。

①恒壓時，反應一定達到平衡狀態(tài)的標志是___(填序號)

A. N2和H2的轉化率相等 B. 反應體系密度保持不變

C. 保持不變 D. =2

②P1___P2 (填“>”“=”或“<”，下同)；反應的平衡常數(shù)：B點___D點。

③C點H2的轉化率為__；

Ⅱ.用間接電化學法去除煙氣中NO的原理如圖所示。

（3）已知陰極室溶液呈酸性，則陰極的電極反應式為____。反應過程中通過質子膜的H+為2mol時，吸收塔中生成的氣體在標準狀況下的體積為____L。

Answer 1

【答案】+175.2kJ/mol BC < > 66.7% 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 11.2

【解析】

（1）由a+b，可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=（+216.4-41.2）kJ/mol=+175.2kJ/mol；

答案為+175.2kJ/mol；

（2）①A、 N2和H2的起始物料比為1：3，且按照1：3反應，則無論是否達到平衡狀態(tài)，轉化率都相等，N2和H2轉化率相等不能用于判斷是否達到平衡狀態(tài)，A錯誤；

B、氣體的總質量不變，由于該反應的正反應是氣體體積減小的反應，恒壓條件下，當反應體系密度保持不變時，說明體積不變，則達到平衡狀態(tài)，B正確；

C、保持不變，說明氫氣、氨氣的濃度不變，反應達到平衡狀態(tài)，C正確；

D、達平衡時各物質的濃度保持不變，但不一定等于化學計量數(shù)之比，=2不能確定反應是否達到平衡狀態(tài)，D錯誤；

答案為BC；

②由于該反應的正反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，平衡混合氣體中氨氣的百分含量增大，由圖象可知P1<P2，該反應的正反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，則反應平衡常數(shù)：B點＞D點；

答案為<；>；

③起始時投入氮氣和氫氣分別為1mol、3mol，反應的方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，C點氨氣的含量為50%，設轉化N2物質的量為xmol，則

N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)

起始：1mol 3mol 0

轉化：x mol 3xmol 2xmol

平衡：(1-x)mol (3-3x)mol 2xmol

則×100%=50%，解得x=，則C點H2的轉化率為=66.7%；

答案為66.7%；

II. 陰極通入的SO32-發(fā)生得電子的還原反應生成S2O42-，則陰極反應式為：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；電解池的陽極水電離出的氫氧根離子放電生成氧氣，發(fā)生反應為：2H2O-4e-=4H++O2↑，則電解池中總反應為：4SO32-+4H+2S2O42-+2H2O+O2↑，即轉移4mol電子時有4mol氫離子通過質子交換膜，則反應過程中通過質子膜的H+為2mol時，轉移電子的物質的量為2mol，生成1molS2O42-，圖示NO吸收塔中S2O42-失去電子被氧化成SO32-，NO得到電子被還原成N2，根據(jù)得失電子守恒可知，吸收柱中生成N2的物質的量為：n(N2)==0.5mol，標況下0.5mol氮氣的體積為：11.2L。

答案為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；11.2L。