Question

运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义．

（1）工业生产可以用NH₃（g）与CO₂（g）经两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为

 

．
（2）工业生产中用CO可以合成甲醇
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H=-90.1kJ?mol^-1在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．

①p₁

 

p₂（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②100℃时，该反应的化学平衡常数K=

 

（mol?L^-1）^-2；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH₂，达到新平衡时，CO的转化率

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）工业生产中用SO₂为原料制取硫酸
①利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．请写出该电池的负极的电极反应式

 

．
②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后电解该溶液可制得硫酸．电解原理示意图如下图所示．请写出开始时阳极反应的电极反应式

 

．
（4）工业生产中用氨水吸收SO₂若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应，写出该反应的离子方程式

 

，所得溶液呈

 

性．

Answer 1

考点：热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）根据热化学方程式的含义和书写方法结合图中信息，利用盖斯定律来回答判断；
（2）①分析图象依据定一议二的方法分析，反应是气体体积减小的反应，温度一定，压强增大平衡正向进行，一氧化碳转化率增大；
②100°C时一氧化碳的转化率为0.5，结合化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH₂，相当于增大压强，平衡正向进行，达到新平衡时一氧化碳转化率增大；
（3）①依据原电池原理，负极是失电子发生氧化反应，二氧化硫失电子生成硫酸的过程；
②根据化合价变化判断阳极反应物质，写出阳极反应式；
（4）工业生产中用氨水吸收SO₂若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应生成亚硫酸氢铵，亚硫酸氢根离子电解大于水解溶液呈酸性．

解答： 解：（1）第一步：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l，氨基甲酸铵）△H₁=-272KJ/mol，
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H₂=138KJ/mol，
根据盖斯定律，两个过程相加得到NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1；
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1；
（2）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H=-90.1kJ?mol^-1在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇；
①分析图象依据定一议二的方法分析，反应是气体体积减小的反应，温度一定，压强增大平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，所以P₁＜P₂；
故答案为：小于；
②100°C时一氧化碳的转化率为0.5，结合化学平衡三段式列式计算平衡浓度，
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 

a

V

     

2a

V

        0
变化量（mol/L） 

a

2V

     

a

V

      

a

2V

 
平衡量（mol/L） 

a

2V

     

a

V

       

a

2V

结合平衡常数概念计算得到；平衡常数K=

a 2V

a 2V ×( a V )2

=（

V

a

）²（mol?L^-1）^-2；
故答案为：（

V

a

）²；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH₂，相当于增大压强，平衡正向进行，达到新平衡时一氧化碳转化率增大；
故答案为：增大；
（3）①该原电池中，负极上失电子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合价升高，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，所以负极上的电极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
②电解池中阳极和电源正极相连，失去电子，发生氧化反应，电解NaHSO₃溶液可制得硫酸，硫的化合价升高，所以阳极是HSO₃^-溶液失去电子被氧化生成SO₄^2-，则阳极电极反应式是：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
故答案为：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
（4）用氨水吸收SO₂若将等物质的量的SO₂与NH₃溶于水充分反应生成亚硫酸氢铵，反应的离子方程式为：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-，亚硫酸氢根离子电解大于水解溶液呈酸性；
故答案为：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-；酸．

点评：本题考查了热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用，化学平衡影响因素分析判断，平衡常数计算，原电池原理和电解原理的应用，注意电极反应的书写方法，掌握基础是关键，题目难度中等．