Question

1．空气质量与我们的健康息息相关，目前我国通过监测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数（AQI），SO₂、NO₂和CO是其中3项中的污染物．
（1）一定温度下，向固定体积为2L的密闭容器中充入SO₂和NO₂各1mol，发生反应SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），测得上述反应5min末到达平衡，此时容器中NO与NO₂的体积比为3：1，则这段时间内SO₂的反应速率υ（SO₂）=0.075mol/（L•min），此反应在该温度下的平衡常数K=9．
（2）甲醇日趋成为重要的有机燃料，通常利用CO和H₂合成甲醇，其反应的化学方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．今在一容积可变的密闭容器中，充有10mol CO和20mol H₂用于合成甲醇．CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（P）的关系如图所示：
①上述合成甲醇的反应为放热反应（填“放热”或“吸热”）．
②A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为K_A=K_B＞K_C．A、B两点对应的压强大小关系是P_A小于P_B（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③若将达到平衡状态A时生成的甲醇用于构成甲醇一氧气燃料电池，电解质溶液为KOH浓溶液，则该电池工作时正极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e-=4OH^-，理论上通过外电路的电子最多为30mol．

Answer 1

分析 （1）设参加反应的SO₂为nmol 
             SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）
反应前（mol）  1        1       0        0
反应了（mol）  n        n       n        n
5min末（mol） 1-n      1-n      n        n
可以此计算相关量；
（2）①化学平衡图象分析方法，平衡图象题主要注意三点一趋势，三点是：图象的起点、拐点、终点，一趋势是看曲线的变化趋势．当然要看好横、纵坐标的向量．
②对于一个给定的化学反应，化学平衡常数的影响因素只有温度；
③碱性条件下，正极发生还原反应生成OH^-．

解答 解（1）设参加反应的SO₂为nmol 
             SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）
反应前（mol）  1        1       0        0
反应了（mol）  n        n       n        n
5min末（mol） 1-n      1-n      n        n
$\frac{n}{1-n}$=$\frac{3}{1}$可求得：n=$\frac{3}{4}$=0.75
υ（SO₂）=$\frac{0.75}{2×5}$=0.075mol/（L•min）
因其体积是2L，求出各自的浓度代入可求K
K=$\frac{0.375×0.375}{0.125×0.125}$=9
故答案为：0.075mol/（L•min）；9；
（2）①从图上可见，在P₂时，随温度的升高CO的转化率越来越低，可见，升温时平衡向逆向移动，据勒夏特列原理，正反应放热．
故答案为：放热；
②化学平衡常数只受温度的影响，该反应放热，温度越高平衡逆向移动，K值减小．增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大，可知P_A 小于P_B，
故答案为：K_A=K_B＞K_C；小于；
③燃料电池的正极，是氧气反应，在碱性条件下有水参与生成氢氧根．O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
A点CO的平衡转化率50%，参加反应的CO为：10mol×50%=5mol
从CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）分析，生成CH₃OH也为5mol，CH₃OH燃烧生成二氧化碳和水，只有C的价态从-2变为+4，H、O价态没变，所以1molCH₃OH燃烧转移6mol电子，故5molCH₃OH反应转移电子为：5×6=30．
故答案为：O₂+2H₂O+4e-=4 OH^-；30．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握化学平衡的计算方法以及图象的判断，把握电极方程式的书写，难度不大．