题目内容
8．
燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2，PM2.5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关．SO2、CO、CO2也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径．（1）如图所示，利用电化学原理将SO2 转化为重要化工原料C，若A为SO2，B为O2，则负极的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-；
（2）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2+3H2?CH3OH+H2O
已知：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-a kJ•mol-1；
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-b kJ•mol-1；
H2O（g）=H2O（l）△H=-c kJ•mol-1；
CH3OH（g）=CH3OH（l）△H=-d kJ•mol-1，
则表示CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式为：CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O ）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol-1；
（3）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
| 实验组 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| CO | H2O | H2 | CO | |||
| 1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
| 2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
| 3 | 900 | a | b | c | d | t |
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则$\frac{b}{a}$的值＞1（填具体值或取值范围）．
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时V逆＞V正（填“＜”，“＞”，“=”）．
④判断该反应达到平衡的依据是A．
A．CO2减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率相等
B．容器内气体压强保持不变
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
D．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化．
分析 （1）SO2在负极失去电子转化为SO42-，根据电极反应式的书写方法来回答；
（2）应用盖斯定律解题，始终抓住目标反应和已知反应之间的关系应用数学知识来解；
（3）①第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时CO2的物质的量比第一组的一半少，表明该反应为放热反应；利用三段式计算平衡时，各组分的物质的量，该反应是气体体积不变的反应，故利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算平衡常数；
②在反应中当反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时，各反应物的转化率相等，某一种反应物越多，其转化率越低，而另一种反应物的转化率则越高，据此答题；
③根据浓度商Qc与平衡常数K的大小，判断反应进行的方向，进而确定正逆反应的速率；
④当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生变化，根据密度和平均相对分子质量的公式进行分析解答该题．
解答 解：（1）SO2在负极失去电子转化为SO42-，故其电极反应为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故答案为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
（2）应用盖斯定律解题，△H=-△H1-△H2+$\frac{3}{2}$△H3+2△H4=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol-1，所以CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式为CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol-1，故答案为：CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol-1；
（3）①实验1中CO的转化率为×100%=40%，实验2中CO的转化率为×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热，平衡时CO的物质的量为1.6mol，则：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），
开始（mol）：2 1 0 0
变化（mol）：0.4 0.4 0.4 0.4
平衡（mol）：1.6 0.6 0.4 0.4
该反应前后气体体积不变，故利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故900℃时该反应平衡常数k=$\frac{0.4×0.4}{1.6×0.6}$=0.17，
故答案为：0.17；＜；
②在反应中当反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时，各反应物的转化率相等，某一种反应物越多，其转化率越低，而另一种反应物的转化率则越高，所以要使CO的转化率大于水蒸气，则$\frac{b}{a}$＞1，故答案为：$\frac{b}{a}$＞1；
③900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol时，浓度商Qc=1＞0.17=K，所以此时平衡要逆向移动，故V正＜V逆，故答案为：＞；
④A．CO2减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率相等，证明正逆反应速率相等，达到了平衡，故正确；
B．反应前后气体系数和相等，容器内气体压强始终保持不变，所以压强不变的状态不一定平衡，故错误；
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度相等，可能平衡也可能不平衡，故错误；
D．容器中气体的平均相对分子质量等于质量和物质的量的比值，质量和物质的量都不变化，所以容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间而变化，此时的状态不一定是平衡状态，故错误．
故选A．
点评 本题考查热反应方程式、化学平衡计算、化学平衡影响因素、化学平衡常数计算等，侧重考查学生对图象与数据的分析及计算能力，注意对知识的理解与掌握，难度中等．
天天向上一本好卷系列答案
小学生10分钟应用题系列答案| A． | 导电太阳能电池使用的高纯硅在工业生产过程中实现了零污染 | |
| B． | 生物质能来源于植物及其加工产品贮存的能量，姑动物粪便不属于生物质能 | |
| C． | 通常用酒精消毒，其原理是酒精使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性 | |
| D． | 金刚石、C60、纳米碳管都是碳的同素异形体，都属于原子晶体，金刚石、石墨碳纳米管、C60均有很高的熔沸点． |
| A． | 浓度相同的Na2CO3和NaHCO3混合溶液中，c（Na+）＞c（CO32-）=c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H+） | |
| B． | 0.1mol/L①醋酸②氯化铵③硫酸溶液中，水电离产生的氢离子浓度大小顺序是②＞①＞③ | |
| C． | 0.1mol/L的NaHCO3溶液中 C（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（HCO3-） | |
| D． | pH相同的①CH3COONa②NaHCO3③NaClO三种溶液的c（Na+）：③＞②＞① |
| A． | 原子半径C＞D＞E，三者形成的简单离子中D离子的半径最小 | |
| B． | 元素A所形成的氢化物常温下一定为气态 | |
| C． | 元素C、D、E在自然界中均不能以游离态存在 | |
| D． | 元素B的氧化物对应的水化物一定为强酸 |
| A． | 25℃时，50 g 98%浓硫酸和50 g 98%浓磷酸混合后含氧原子数为4NA | |
| B． | 标准状况下，活泼金属与稀硫酸反应转移2NA个电子时，可产生22.4 L 气体 | |
| C． | 6.4g SO2溶于水配成1L溶液，含有H2SO3的分子数为0.1NA | |
| D． | 1 mol N2与足量H2反应生成NH3，有6NA个共价键生成 |
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