Question

2．环境污染影响人类生存，治理污染是化学工作者研究的重要课题．
（1）可用CO与H₂合成甲醇（CH₃OH），己知CO、CH₃OH（1）、H₂的燃烧热分别为：28 3.0kJ•mol^-1、725.5KJ•mol^-1、285.8kJ•mol^-1，请写出合成CH₃OH（1）的热化学方程式CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-129.1kJ•mol^-1
（2）反应：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）在容积固定的密闭容器中进行，其平衡常数K与温度T的关系如图1所示．
①该反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应．
②一定条件下，下列能说明该反应达到平衡状态的是ad．
a．混合气体的密度不再变化   b．容器内压强不再变化
c．v（CO₂）=v（CO）    d．CO在混合气中的质量分数保持不变
③T₁温度下，加入FeO和CO，反应达平衡时CO的转化率为33.3%．
（3）用V₂O₅作催化剂，NH₃可将NO还原成N₂，一种反应历程如图2所示．写出该反应化学方程式4NH₃+4NO+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O．
（4）把含二氧化硫的工业烟气通入含Cr₂O₇^2-和Cr³⁺的酸性电镀废液中（Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺），写出该反应的离子方程式3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=3SO₄^2-+2Cr³⁺+H₂O．反应一段时间后开始出现Cr（OH）₃沉淀，用必要的离子方程式和文字，表述产生沉淀的原因Cr³⁺在水溶液中存在Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺，上述反应消耗了H⁺使上述平衡正向移动，产生Cr（OH）₃沉淀．

Answer 1

分析 （1）根据CO、CH₃OH（1）、H₂的燃烧热先书写热方程式，再利用盖斯定律来分析甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式；
（2）①图象甲中平衡常数曲线随温度升高增大，说明正反应为吸热反应；
②当反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等（同种物质），各物质的浓度、含量不再改变，以及由此衍生的一些物理量也不变，以此进行判断；
③T₁温度下反应的平衡常数为2，结合平衡三段式列式计算，转化率=$\frac{转化量}{初始量}$×100%；
（3）用V₂O₅作催化剂，NH₃可将NO还原成N₂，结合反应历程图可知反应物还有氧气，生成物为N₂和H₂O，配平即得反应方程式；
（4）根据题给信息反应物有二氧化硫和Cr₂O₇^2-，酸性电镀废液可提供氢离子，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺．根据氧化还原理论二氧化硫被氧化为SO₄^2-配平即可，上述反应消耗了氢离子，使Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺水解平衡正向移动，反应一段时间后开始出现Cr（OH）₃沉淀．

解答 解：（1）CO、CH₃OH（1）、H₂的燃烧热分别为：28 3.0kJ•mol^-1、725.5KJ•mol^-1、285.8kJ•mol^-1，则
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1 
②CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$ O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-725.5kJ•mol^-1 
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
由盖斯定律可知用①+③-$\frac{2}{3}$×②得反应CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l），
该反应的反应热△H=-283.0kJ•mol^-1+（-285.8kJ•mol^-1）-$\frac{2}{3}$×（-725.5kJ•mol^-1）=-129.1kJ•mol^-1，即CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-129.1kJ•mol^-1；
故答案为：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-129.1kJ•mol^-1；
（2）①图象甲中平衡常数曲线随温度升高而减小，说明正反应为放热反应，
故答案为：放热；
②FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），反应前后是气体体积不变的放热反应，
a．在容积固定的密闭容器中进行，气体体积不变，气体质量发生变化，混合气体的密度不再变化，说明反应达到平衡状态，故a正确；
b．反应前后气体体积不变，容器内压强始终不发生变化，不能说明反应达到平衡状态，故b错误；
c．化学反应速率之比始终等于化学计量数之比，v（CO₂）=v（CO），不能说明反应达平衡，故c错误；
d．CO在混合气中的质量分数保持不变，说明反应达平衡，故d正确；
故答案为：ad；
③T₁温度下，向体积为V L的密闭容器中，加入FeO和CO，平衡常数为0.5，设一氧化碳起始量为x，变化量为y，FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），
起始量           x                        0
变化量           y                        y
平衡量         x-y                        y
平衡常数K=$\frac{y}{x-y}$=0.5，所以$\frac{y}{x}$=$\frac{1}{3}$，
二氧化碳转化率$\frac{y}{x}$=$\frac{1}{3}$=33.3%，
故答案为：33.3%；
（3）用V₂O₅作催化剂，NH₃可将NO还原成N₂，结合反应历程图可知反应物还有氧气，生成物为N₂和H₂O，配平即得反应方程式为4NH₃+4NO+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O，
故答案为：4NH₃+4NO+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O；
（4）根据题给信息反应物有二氧化硫和Cr₂O₇^2-，酸性电镀废液可提供氢离子，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺．根据氧化还原理论二氧化硫被氧化为SO₄^2-配平即得离子方程式为3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=3SO₄^2-+2Cr³⁺+H₂O，Cr³⁺在水溶液中存在Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺，上述反应消耗了H⁺使上述平衡正向移动，产生Cr（OH）₃ 沉淀，
故答案为：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=3SO₄^2-+2Cr³⁺+H₂O；Cr³⁺在水溶液中存在Cr³⁺+3H₂O?Cr（OH）₃+3H⁺，上述反应消耗了H⁺使上述平衡正向移动，产生Cr（OH）₃ 沉淀．

点评 本题考查了化学平衡图象分析，化学平衡状态判断，热化学方程式书写，转化率的计算，题目难度中等，涉及焓变、反应热、物质的量的计算，充分考查学生的分析、理解能力及化学计算能力，明确发生反应的原理为解答关键．