Question

1．燃煤能排放大量的CO、CO₂、SO₂，PM_2.5（可入肺顆粒物）污染也跟冬季燃煤密切相關(guān)．SO₂、CO、CO₂也是對環(huán)境影響較大的氣體，對它們的合理控制、利用是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑．
（1）光氣 （COCl₂）是一種重要的化工原料，用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、聚酯類材料的生產(chǎn)，工業(yè)上通過Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g）制備．圖1為此反應(yīng)的反應(yīng)速率隨溫度變化的曲線，圖2為某次模擬實驗研究過程中固定體積容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線．回答下列問題：

①0～6min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v（Cl₂）=0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②下列說法不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是AB．（填字母）
A．體系中Cl₂的轉(zhuǎn)化率不變
B．體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
C．每消耗1mol CO的同時生成1mol COCl₂
D．混合氣體密度不變
③隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢是減��；（填“增大”、“減小”或“不變”）
④比較第8min反應(yīng)溫度T（8）與第15min反應(yīng)溫度T（15）的高低：T（8）＜ T（15）
（填“＜”、“＞”或“=”）．
⑤若保持溫度不變，在第7min 向體系中加入這三種物質(zhì)各2mol，則平衡
向正反應(yīng)方向移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”）；
（2）有一種用CO₂生產(chǎn)甲醇燃料的方法：CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1；
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ•mol^-1；
CH₃OH（g）=CH₃OH（l）△H=-d kJ•mol^-1，
則表示CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1；
（3）如圖所示，利用電化學(xué)原理將SO₂ 轉(zhuǎn)化為重要化工原料C若A為SO₂，B為O₂，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）①由圖可知，6min時Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，根據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$進行計算；
②Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)正逆反應(yīng)速率相同時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，各組分含量保持不變以及衍生的關(guān)系分析；
③平衡常數(shù)是生成物平衡濃度化學(xué)計量數(shù)冪乘積與反應(yīng)物平衡濃度化學(xué)計量數(shù)冪乘積的比，由圖可知，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小；
④第8min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時是改變溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動，由④升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動；
⑤原平衡時n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，現(xiàn)在第7 min 加入體系中的三種物質(zhì)各2 mol，則反應(yīng)物的濃度增大程度大些，平衡正向移動；
（2）應(yīng)用蓋斯定律解題，始終抓住目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng)之間的關(guān)系應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來解；
（3）SO₂在負(fù)極失去電子轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，根據(jù)電極反應(yīng)式的書寫方法來回答；

解答 解：（1）①由圖可知，6min時Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，則V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.9mol/L}{6min}$=0.15 mol•L^-1•min ^-1，
故答案為：0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，
A．體系中Cl₂的轉(zhuǎn)化率不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，氣體質(zhì)量不變，體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．每消耗1mol CO的同時生成1mol COCl₂，只能說明反應(yīng)正向進行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．氣體質(zhì)量和氣體體積不變，混合氣體密度始終不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：AB．
③由圖1可知，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以溫度高，平衡常數(shù)減小，
故答案為：減��；
④根據(jù)圖象，第8min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，在第10分鐘時是改變溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動，由④升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，故T（8）＜T（15），
故答案為：＜；
⑤8min時，平衡時c（Cl₂）=0.3mol/L、c（CO）=0.1mol/L、c（COCl₂）=0.9mol/L，則原平衡時n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，現(xiàn)在第7 min 加入體系中的三種物質(zhì)各2 mol，則反應(yīng)物的濃度增大程度大些，平衡正向移動，
故答案為：向正反應(yīng)方向；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1；
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ•mol^-1；
④CH₃OH（g）=CH₃OH（l）△H=-d kJ•mol^-1，
應(yīng)用蓋斯定律計算，③×$\frac{3}{2}$+2④-①-②得到，CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-△H₁-△H₂+$\frac{3}{2}$△H₃+2△H₄=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1，所以CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1；
（3）SO₂在負(fù)極失去電子轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，故其電極反應(yīng)為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；

點評 本題考查熱反應(yīng)方程式、化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計算等，側(cè)重考查學(xué)生對圖象與數(shù)據(jù)的分析及計算能力，難度中等．