Question

【题目】（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

则反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的ΔH=_____kJ·mol-1。

一定条件下，将NO2与SO2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，测得平衡时NO2与SO2体积比为1：6，则平衡常数K=______。

（2）一定条件下，在体积为3L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu2O/ZnO）：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。根据题意完成下列各小题：

①反应达到平衡时，平衡常数表达式K=______。

②在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=_____。（用图中出现的字母表示）

③甲醇—空气燃料电池是一种环境友好型碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_____。

④甲醇是未来的重要的能源物质，常温下，1g甲醇液体完全燃烧生成液态水时放出22.7kJ的能量，写出甲醇燃烧热的热化学方程式_____。

Answer 1

【答案】-41.8 2.67 mol(Lmin)-1 CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O CH3OH(l)+O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.76kJmol-1

【解析】

(1)相同状态下气体的体积比等于物质的量，反应前NO2与SO2的体积比为1:2，即物质的量之比为1:2；平衡时NO2与SO2体积比为1:6，即物质的量之比为1:6，可设初始投料为1molNO2和2molSO2，再根据三段式进行计算。

(1)已知：①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196.6kJmol-1
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=-113.0kJmol-1
将方程式可得方程式NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)△H=kJ/mol=-41.8kJ/mol；

设NO2与SO2的物质的量分别是1mol、2mol，设消耗的NO2物质的量为xmol，列三段式有：

平衡时NO2与SO2体积比为1：6，即(1-x)：(2-x)=1：6，x=0.8mol，则平衡时n(NO2)=0.2mol、n(SO2)=1.2mol、n(SO3)=0.8mol、n(NO)=0.8mol，因该反应前后气体系数之和相等，所以可用物质的量代替浓度进行平衡常数的计算，则平衡常数K==2.67；

(2)①化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以K=；

②据图可知500℃时经tbmin后反应达到平衡，平衡时△n(CH3OH)=nb mol，根据方程式可知该时间内△n(H2)=2nb mol，容器体积为3L，所以v(H2)== mol(Lmin)-1；

③放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，由于电解质溶液显碱性，所以生成碳酸根，电极方程式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；

④燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，1mol CH3OH的质量为32g，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则32g甲醇完全燃烧方程的热量为725.76kJ，所以甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.76kJmol-1。