Question

【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 x、SO2、CO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·L－1 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20min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）

②30min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)正=v(N2)逆

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。

若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极反应式为_______________________________，电池总反应式为________________________。

Answer 1

【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或 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，①2+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，则K=；
②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)正=v(N2)逆，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，通O2的电极为正极发生还原反应，同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，①2+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，则K===0.56；
②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)正=v(N2)逆，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－＋4H＋；2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4或 2SO2＋O2＋2H2O＝4H＋＋2SO42－。