题目内容

CO是常见的化学物质,在工业生产中用途很广泛。
(1) 已知:某些反应的热化学方程式如下:
2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g)     ΔH=+90.4kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)             ΔH=-556.0kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)            ΔH=-483.6kJ·mol-1
请写出用CO除去空气中SO2,生成S(g)及CO2热化学方程式                      
(2) 某燃料电池以CO为燃料,以空气为氧化剂,以熔融态的K2CO3为电解质,请写出该燃料电池正极的电极反应式                                             
(3)在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);△H=-dJ·mol-1(d>0)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:
实验



初始投料
2 molH2、1 molCO
1 mol CH3OH
4 molH2、2 molCO
平衡时n(CH3OH )
0.5mol
n2
n3
反应的能量变化
放出Q1kJ
吸收Q2kJ
放出Q3kJ
体系的压强
P1
P2
P3
反应物的转化率
α1
α2
α3
①该温度下此反应的平衡常数K为          
②三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是      (填序号)。
A.α1+α2=1            B.Q1+Q2=d
C.α3<α1              D.P3>2P1=2P2      
E.n2<n3<1.0mol     F.Q3<2Q1
③在其他条件不变的情况下,将甲容器的体系体积压缩到1L,若在第8min达到新的平衡,从开始到新平衡时H2的转化率为65.5%,请在下图中画出第5min 到新平衡时CH3OH的物质的量浓度的变化曲线。

(4)实验室常用甲酸(一元酸)来制备CO。已知25℃时,0.l mol/L甲酸( HCOOH)溶液和0.l mo1/L乙酸溶液的pH分别为2.3和2.9。现有相同物质的量浓度的下列四种溶液:①HCOONa溶液 ②CH3COONa溶液③Na2CO3④NaHCO3溶液,其pH由大到小的顺序是                 ____(填写溶液序号)。关于0.l mo1/L HCOOH溶液和0.l mo1/LHCOONa等体积混合后的溶液描述正确的是           ____。
a.c(HCOOˉ)>c(HCOOH)>c(Na+)>c(H+
b.c(HCOOˉ)+c(HCOOH)=" 0.2" mo1/L
c.c(HCOOˉ)+2c(OHˉ)=c(HCOOH)+2c(H+
d.c(HCOOˉ) >c(Na+)>c(H+)>c(OHˉ)
(1)2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=+18.0kJ/mol
(2)正极:O2+4e-+2CO2=2CO32- 
(3)①4;②AB;③如图:

(4)③>④>②>①;cd

试题分析:(1)利用盖斯定律,将所给反应I+反应II-反应III可得2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=+18.0kJ/mol。
(2)以CO为燃料,以空气为氧化剂,以熔融态的K2CO3为电解质,该燃料电池的正极反应为O2+4e-+2CO2=2CO32-
(3)①根据表格数据(甲组实验),利用三段式可得:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
起始浓度(mol/L):1        0.5           0 
变化浓度(mol/L):0.5      0.25         0.25
平衡浓度(mol/L):0.5      0.25         0.25
所以平衡常数K==4;
②恒温恒容条件下,实验甲和实验乙为等效平衡,甲为从正反应方向进行,乙为从逆反应方向进行,故两种情况下反应物的转化率α1+α2=1,反应放出和吸收的热量数值之和Q1+Q2=d;实验丙反应物是甲的2倍,相当于增大压强,则平衡向正反应方向移动,使反应物转化率增大,α3>α1,平衡时n3>1.0mol,P3<2P1,Q3>2Q1,故选AB。
③在其他条件不变的情况下,将甲容器的体系体积压缩到1L,压缩的瞬间,甲醇的浓度为原来的2倍,然后平衡向正反应方向移动,使甲醇浓度进一步增大,直至平衡,据此可作出CH3OH的物质的量浓度的变化曲线图像。
(4)根据题给信息可知甲酸的酸性比乙酸强,故HCOONa溶液比CH3COONa溶液水解程度小,所以四种溶液的pH由大到小的顺序为③>④>②>①;对于0.l mo1/L HCOOH溶液和0.l mo1/LHCOONa等体积混合后的溶液,根据物料守恒c(HCOOˉ)+c(HCOOH)=" 0.1" mo1/L;电荷守恒为c(HCOOˉ)+ c(OHˉ)=c(Na+)+c(H+),又溶液呈酸性,所以c(H+)>c(OHˉ),故c(HCOOˉ) >c(Na+)>c(H+)>c(OHˉ),将物料守恒和电荷守恒联立,可得c(HCOOˉ)+2c(OHˉ)=c(HCOOH)+2c(H+),综上,cd正确。
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(14分)合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
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N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93.0kJ?mol-1,在3个2L的密闭容器中,使用相同的催化剂,按不同方式投入反应物,分别进行反应:
相持恒温、恒容,测的反应达到平衡时关系数据如下:
容器



反应物投入量
3molH2、2molN2
6molH2、4molN2
2mol NH3
达到平衡的时间/min
 
6
8
平衡时 N2的体积密度
C1
1.5
 
混合气体密度/g·L-1


 
平衡常数/ L2·mol-2
K
K
K
(1)下列各项能说明该反应已到达平衡状态的是            (填写序号字母)
a.容器内H2、N2、NH3的浓度只比为1:3:2    b.容器内压强保持不变
c.                          d.混合气体的密度保持不变
e.混合气体的平均相对分子质量不变
(2)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速度为=             
(3)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K           (用含C1的代数式表示)
(4)分析上表数据,下列关系正确的是       (填序号):
a.     b.氮气的转化率:          c.     d.
(5)另据报道,常温、常压下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成NH3和O2。已知:H2的燃烧热△H=-286KJ/mol,则由次原理制NH3反应的热化学方程式为   
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