Question

【题目】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、CO、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行处理可实现绿色环保、废物利用。

Ⅰ.CO可用于合成甲醇

（1）已知CO、H2、CH3OH(g)的燃烧热△H分别为：-283.0kJ／mol、-285.8 kJ/mol、-764.5kJ/mol，则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H=________。

（2）将lmolCO和2molH2充入密闭容器中发生上述反应。其他条件相同时．CO的平衡转化率与压强（P）和温度（T）的关系如图所示。

① A、B两点CH3OH的质量分数ω（A）_____ω（B ）（填“>”、“<”或“=”）。

② C、D两点的逆反应速率：v(C)_____v(D)（同上）。

③ 200℃ 时，测得E点的容器容积为10L。该温度下，反应的平街常数K=_______；保持温度和容积不变，再向容器中充入lmolCO、lmolH2和xmolCH3OH时，若使v正＞v逆，则x的取值范围为________。

Ⅱ. CO2的综合利用

（3）CO2转化为甲醇有广泛应用前景。T℃时，在容积为lL的恒容密闭容器中，充入lmolCO2和3molH2,发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0，达到平衡状态,其它条件不变，下列措施中能使增大的是______（填选项字母）。

A．升高温度 B．再充入1molCH3OH(g)和1molH2O(g)

C．加入催化剂 D．再充入一定量H2O

Ⅲ.（4）如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-。物质A的化学式为_____，阴极的电极反应式是_____________。

Answer 1

【答案】 -90.1 kJmol-1 > > 2500 0≤x<58 B H2SO4 NO+6H++5e－=NH4++H2O

【解析】试题分析：本题考查盖斯定律的应用，化学平衡图像的分析，化学平衡常数的计算和应用，外界条件对化学平衡的影响，电解原理的应用。

I.（1）根据CO、H2、CH3OH(g)的燃烧热可写出三个热化学方程式：

CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g） ΔH=-283.0kJ／mol（①式）

H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l） ΔH=-285.8 kJ/mol（②式）

CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） ΔH=-764.5kJ/mol（③式）

应用盖斯定律，将①式+②式2-③式得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H=（-283.0kJ/mol）+（-285.8kJ/mol）2-（-764.5kJ/mol）=-90.1kJ/mol。

（2）①A、B两点压强相同，温度A低于B，升高温度平衡向逆反应方向移动，CH3OH的质量分数减小，则ω（A）ω（B）。

②C、D两点温度相同，压强C大于D，对有气体参加的反应，其他条件不变时，压强越大反应速率越快，则C、D两点的逆反应速率υ（C）υ（D）。

③由图知E点CO的转化率为80%，用三段式

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

n（起始）（mol） 1 2 0

n（转化）（mol） 0.8 1.6 0.8

n（平衡）（mol） 0.2 0.4 0.8

E点的容器容积为10L，平衡时CO、H2、CH3OH（g）的浓度依次为0.02mol/L、0.04mol/L、0.08mol/L，反应的平衡常数K=c[CH3OH（g）]/[c（CO）·c2（H2）]= =2500。保持温度和容积不变，再向容器中充入lmolCO、lmolH2和xmolCH3OH时，若使υ正＞υ逆，即浓度商小于K， 2500，解得x58，x取值范围为0x58。

II.（3）A项，升高温度，平衡向逆反应方向移动， 减小；B项，再充入1molCH3OH(g)和1molH2O(g)用一边倒极限换算后等效于再充入1molCO2和3molH2，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动， 增大；C项，加入催化剂，化学平衡不发生移动， 不变；D项，再充入一定量的H2O，平衡向逆反应方向移动， 减小；答案选B。

III.（4）雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-，反应的方程式为NO+SO2NH4++SO42-，N的化合价由+2价降至-3价，S的化合价由+4价升至+6价，根据化合价升降总数相等配平为2NO+5SO22NH4++5SO42-，结合原子守恒和电荷守恒得2NO+5SO2+8H2O2NH4++5SO42-+8H+，物质A的化学式为H2SO4。由装置图知，NO通入阴极上，阴极电极反应式为NO+6H++5e－=NH4++H2O。