题目内容

【题目】根据题意完成下列问题:

(1)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H=-41 kJ/mol

已知:2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH=-484 kJ/mol,写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式:_______________________________________

(2)随着大气污染的日趋严重,节能减排,减少全球温室气体排放,研究NO xSO2CO等大气污染气体的处理具有重要意义。用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

浓度/mol·L1

时间/min

NO

N2

CO2

0

0.100

0

0

10

0.058

0.021

0.021

20

0.040

0.030

0.030

30

0.040

0.030

0.030

40

0.032

0.034

0.017

50

0.032

0.034

0.017

①则从反应开始到20mi时,以NO表示的平均反应速率= ________,该温度下该反应的平衡常数K=____(保留两位小数)

30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是_____(写一条即可)。

③下列描述中能说明上述反应已达平衡的是__________

A、容器内气体的平均摩尔质量保持不变

B、2v(NO)=v(N2)

C、容器中气体的压强保持不变

D、单位时间内生成nmolCO2的同时生成2nmolNO

(3)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下将SO2转化为SO42 而实现SO2的处理(总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4)。已知,含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ + O2+ 4H+ =4Fe3+ + 2H2O,则另一反应的离子方程式为_______________

(4)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。

ASO2,BO2,CH2SO4,则负极反应式为_______________________________,电池总反应式为________________________

【答案】2CO(g) + O2 (g) = CO2(g) △H=-566 kJ/mol 0.003mol/(Lmin) 0.56 减小CO2的浓度 AD 2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42—+4H+ SO2+2H2O-2e=SO42-+4H 2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 2SO2+O2+2H2O=4H+2SO42-

【解析】

(1)由①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ/mol

②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) △H=-484 kJ/mol,

根据盖斯定律2+②可得2CO(g) + O2 (g)= CO2(g);

(2)①根据速率公式计算速率;通过表中数据可以知道反应进行到20-30分钟时达到平衡状态K=
根据表中30-40分钟各物质浓度的变化可以看出改变的条件是分离出部分CO2
③A.碳是固体,因此当容器内气体的平均摩尔质量保持不变,说明各组成含量保持不变,即已达平衡;

B、2v(NO)=v(N2),说明正反应速率和逆反应速率不相等,不能说明反应已达平衡;

C、该反应,反应前后气体分子数不变,所以当容器中气体的压强保持不变,不能说明反应已达平衡;

D、单位时间内生成nmolCO2的同时生成2nmolNO,说明正反应速率和逆反应速率相等,说明反应已达平衡;

(3) SO2转化为SO42-,该过程为氧气氧化二价铁离子到三价铁离子然后用三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根
(4)SO2-O2-H2SO4形成燃料电池O2的电极为正极发生还原反应SO2的电极为负极发生氧化反应书写电极反应式按照先总后分的顺序先写出总的原电池方程式然后写出正极的电极反应式用总方程式减去正极反应式就是负极的电极反应式

(1)由①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ/mol

②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) △H=-484 kJ/mol,

根据盖斯定律2+②可得2CO(g) + O2 (g)= CO2(g) △H=-566 kJ/mol;

因此,本题正确答案是2CO(g) + O2 (g)= CO2(g) △H=-566 kJ/mol;

(2)①===0.003mol/(Lmin)

反应进行到20-30分钟时达到平衡状态K===0.56;
根据表中30-40分钟各物质浓度的变化可以看出改变的条件是分离出部分CO2
③A.碳是固体,因此当容器内气体的平均摩尔质量保持不变,说明各组成含量保持不变,即已达平衡,故A正确;

B、2v(NO)=v(N2),说明正反应速率和逆反应速率不相等,不能说明反应已达平衡,故B错误;

C、该反应,反应前后气体分子数不变,所以当容器中气体的压强保持不变,不能说明反应已达平衡,故C错误;

D、单位时间内生成nmolCO2的同时生成2nmolNO,说明正反应速率和逆反应速率相等,说明反应已达平衡,故D正确;

因此,本题正确答案是0.003mol/(L.min)0.56减小CO2的浓度AD

(3) SO2转化为SO42-,该过程为氧气氧化二价铁离子到三价铁离子然后用三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ + O2+ 4H+ =4Fe3+ + 2H2O,则另一反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42—+4H+

因此,本题正确答案是2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42—+4H+

(4)原电池总方程式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4正极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O,用总的减去正极的电极反应式得负极电极反应式为SO2+2H2O-2e=SO42-+4H
因此,本题正确答案是SO2+2H2O-2e=SO42-+4H2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 2SO2+O2+2H2O=4H+2SO42-

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