Question

运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO₂等污染物有重要意义。

（1）用CO可以合成甲醇。已知：

①  CH₃OH(g)＋O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－764.5kJ/mol

②  CO(g)＋O₂(g)＝CO₂(g)  △H＝－283.0kJ/mol

③  H₂(g)＋O₂(g)＝H₂O(l)  △H＝－285.8kJ/mol

则CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(g)  △H＝­­­­­­­­__________kJ/mol

（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的速率的是_________（填写序号）。

a.使用高效催化剂

b.降低反应温度

c.增大体系压强

d.不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来

（3）在一定压强下，容积为VL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

。

① P₁_________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 mol H₂，达到新平衡时，CO的转化率________（填“增大”、“减小”、或“不变”）

（4）某科研小组用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。电解原理示意图如右图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式____________。

 

Answer 1

【答案】

（1）－90.1（2分）  （2）ac（2分）

（3）①小于  ②()²  ③增大（每空2分，共6分）

（4）①SO₂＋2H₂O－2e^－＝4H^＋＋SO₄^2－（2分）  ②HSO₃^－＋H₂O－e^－＝SO₄^2－＋3H^＋（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据已知的热化学方程式和盖斯定律可知，②＋③×2－①即得到CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(g)，所以该反应的反应热△H＝－283.0kJ/mol－285.8kJ/mol×2＋764.5kJ/mol＝－90.1kJ/mol.

（2）a.使用高效催化剂可以加快反应速率，a正确；b.降低反应温度，反应速率降低，b不正确；c.增大体系压强，反应物的浓度增大，反应速率加快，c正确；d.不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来，降低生成物浓度，反应速率降低，d不正确，答案选ac。

（3）①根据图像可知，在温度相同时，P₂曲线所在的CO转化率大于P₁曲线所在的CO转化率。由于正方应是体积减小的可逆反应，增大越强平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，所以P₁小于P₂。

②由于平衡常数与压强没有关系，所以根据图像可知，在100℃P₁时，CO的转化率是0.5，则

CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(g)

起始浓度（mol/L）                0

转化浓度（mol/L）               

平衡浓度（mol/L）               

所以平衡常数K＝－＝()²

③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a mol H₂，相当于是增大体系的压强，平衡向正反应方向进行，达到新平衡时，CO的转化率增大。

（4）①原电池中负极失去电子，发生氧化反应，所以SO₂在负极通入，被氧化生成硫酸，负极电极反应式是SO₂＋2H₂O－2e^－＝4H^＋＋SO₄^2－。

②电解池中阳极与电源的正极相连，失去电子，发生氧化反应。所以阳极是HSO₃^－失去电子被氧化生成SO₄^2－，则阳极电极反应式是HSO₃^－＋H₂O－e^－＝SO₄^2－＋3H^＋。

考点：考查盖斯定律的应用、外界条件对反应速率和平衡状态的影响、平衡常数的计算、电极反应式的书写等