Question

煤化工及环境污染防治的研究是当前的热门研究领域．请回答下列问题：
（1）煤的气化过程中产生的有害气体H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为

 

．
（2）利用水煤气合成二甲醚的过程中发生如下三步反应：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
总反应3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=

 

；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是

 

．（填字母代号）．
a．高温高压b．加入催化剂  c．减小CO₂的浓度  d．增大CO的浓度  e．分离出二甲醚
（3）利用反应2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）可以减轻大气污染．t₁℃下，在一恒容的密闭容器中，测得不同时间的NO和CO的浓度如下表（CO₂和N₂的起始浓度为0）．

时间/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/10-4mol?L-1	10.0	4.50	2.50	1.60	1.00	1.00
c（CO）/10-3mol?L-1	3.60	3.05	2.85	2.76	2.70	2.70

①前3s内的平均反应速率：v（N₂）=

 

．
②计算t₁℃时该反应的平衡常数K=

 

．
（4）用甲醇、氧气和氢氧化钾溶液可制成燃料电池，写出该甲醇燃料电池负极反应式

 

．当参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）时，转移电子的物质的量为

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）根据硫化氢与碳酸钠反应生成酸式盐NaHS和NaHCO₃书写反应的化学方程式；
（2）根据题中热化学方程式及盖斯定律进行计算；根据影响化学平衡的因素判断；
（3）①根据反应速率的表达式计算出前3s内的平均反应速率：v（N₂）；
②根据达到平衡时各组分的浓度及平衡常数表达式计算出t₁℃时该反应的平衡常数K；
（4）甲醇燃料电池中，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，考虑电解质的参与反应；根据标况下氧气的体积计算出物质的量，再根据电子守恒即可计算转移电子数．

解答： 解：（1）H₂S和H₂CO₃均是二元酸，它们都存在酸式盐NaHS和NaHCO₃，二者反应的化学方程式为H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃，
故答案为：H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃；
（2）根据盖斯定律，观察目标方程式可知，①×2+②+③，即得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）故△H=2△H₁+△H₂+△H₃=-246.4kJ?mol^-1；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，应使平衡向正反应方向移动，可减少CO₂的浓度或分离出二甲醚，由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，转化率减小，催化剂不影响平衡移动，而增加CO的浓度，CO的转化率反而减小，所以c、e正确，
故答案为：-246.4 kJ?mol^-1；ce；
（3）①前3s内一氧化氮的浓度变化为：（10.0-1.6）×10^-4mol?L^-1=8.4×10^-4mol?L^-1，生成氮气的浓度为：

1

2

×△c（NO）=4.2×10^-4mol?L^-1，氮气的平均反应速率：v（N₂）=

4.2×10-4mol/L

3s

=1.4×10^-4mol/（L?s），
故答案为：1.4×10^-4mol/（L?s）；
②根据表中数据可知，反应在4s后达到平衡状态，此时一氧化氮的浓度变化为：9×10^-4mol?L^-1，
 根据反应方程式          2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
反应前浓度（mol?L^-1）：10×10^-4  3.6××10^-3 0        0
转化浓度（mol?L^-1）：9×10^-4 9×10^-4 9×10^-4   4.5×10^-4
平衡时浓度（mol?L^-1）：1×10^-4    2.7×10^-3 9×10^-4 4.5×10^-4
t₁℃时该反应的平衡常数K=

c2(CO2)c(N2)

c2(NO)c2(CO)

=

(9×10-4)2×(4.5×10-4)

(1×10-4)2×(2.7×10-3)2

=4050，
故答案为：4050；
（4）甲醇燃料碱性电池中，甲醇在负极上发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
氧气的物质的量为：n（O₂）=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，1molO₂反应转移4mol电子，故0.3molO₂转移1.2mol，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；1.2 mol．

点评：本题考查了盖斯定律的应用、电极反应式的书写、热化学反应方程式的书写等知识点，难度中等，注意燃料电池中电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，虽然燃料和氧化剂相同，如果电解质溶液不同，则电极反应式就不同．