Question

【題目】燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2，PM2.5（可入肺顆粒物）污染也跟冬季燃煤密切相關。SO2、CO、CO2也是對環(huán)境影響較大的氣體，對它們的合理控制、利用是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。

（1）如圖所示，利用電化學原理將SO2 轉化為重要化工原料C，若A為SO2，B為O2，則負極的電極反應式為：___________；

（2）有一種用CO2生產(chǎn)甲醇燃料的方法：CO2＋3H2CH3OH＋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。

則表示CH3OH（l）燃燒熱的熱化學方程式為：____________________________；

（3）將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組om]	溫度℃	起始量/mol[		平衡量/mol		達到平衡所需 時間/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

①實驗2條件下平衡常數(shù)K＝________，該反應的ΔH________0 (填“＞”或“＜”)。

②實驗3中，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則b/a 的值______(填具體值或取值范圍)。

③實驗4，若900℃時，在此容器中加入CO、H2O、CO2 、H2均為1mol，則此時V逆 V正（填“＜” ，“＞” ，“＝”）。

④判斷該反應達到平衡的依據(jù)是________。

A．CO2減少的化學反應速率和CO減少的化學反應速率相等 B．容器內(nèi)氣體壓強保持不變

C．CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等 D．容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化

Answer 1

【答案】（1）SO2－2e－+2H2O＝4H＋＋SO42-

（2）CH3OH（l）＋3/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O ΔH＝－（3/2b＋2c－a－d）kJ·mol－1

（3） ①1/6（或0.17） ΔH＜0 ② ＞1 ③ ＞ ④ A

【解析】

試題分析：（1）SO2在負極失去電子轉化為SO42-，故其電極反應為：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；

（2）已知：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－-akJmol-1；

②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=-－bkJmol-1；

③H2O(g)═H2O(l) △ H=-－ckJmol-1；

④CH3OH(g)═CH3OH(l) △H=-－dkJmol-1，

根據(jù)蓋斯定律，將②×3/2＋③×2－①－④得：CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

△H=3/2×△H2+2△H3－△H1－△H4=－(3/2b+2c-a-d)kJmol-1，所以CH3OH(l)燃燒熱的熱化學方程式為

CH3OH（l）＋3/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O ΔH＝－（3/2b＋2c－a－d）kJ·mol－1；

（3）①實驗1中CO的轉化率為×100%=40%，實驗2中CO的轉化率為×100%=20%，則實驗1的轉化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動，正反應放熱，實驗2條件下平衡常數(shù)，需要列式計算平衡濃度；

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始濃度(mol/L) 0.5 1 0 0

轉化濃度(mol/L) 0.2 0.2 0.2 0.2

平衡濃度(mol/L) 0.3 0.8 0.2 0.2

K===0.17；

②根據(jù)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，增大水蒸氣的濃度，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，水蒸氣的轉化率減小，即a/b＜1，則b/a＞1；

③實驗4，若900℃時，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均為1mol，Qc=1＞K=0.17，反應向逆反應方向進行，即V正＜V逆；

④A、CO2減少的化學反應速率和CO減少的化學反應速率相等，表示V正=V逆，能夠判斷反應達到了平衡，A正確；B、該反應為氣體體積不變的反應，容器內(nèi)氣體壓強始終保持不變，不能判斷反應達到了平衡，B錯誤；C、CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等，但不一定是不變的，則不能夠判斷反應達到了平衡，C錯誤；D、容器內(nèi)氣體的物質的量不變，氣體的質量不變，容器中氣體的平均相對分子質量始終不變，不能判斷反應達到了平衡，D錯誤；答案選A。