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：

CH₃OH(g)＋O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O(l) ΔH＝－764．5 kJ·mol^－1

CO(g)＋O₂(g)===CO₂(g) ΔH＝－283．0 kJ·mol^－1

H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(l) ΔH＝－285．8 kJ·mol^－1

则CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g) ΔH＝________kJ·mol^－1

（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(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V L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。

①p₁________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 molH₂，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。电解原理示意图如下图所示。

请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。

Answer

（1）－90．1（2分）（2）ac（2分）

（3）①小于（1分） ②(V/a)2 （2分） ③增大（1分）

（4）①SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋ （2分）

②＋H2O－2e－===＋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＋＋SO42－。

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

SO42－，则阳极电极反应式是HSO3－＋H2O－e－＝SO42－＋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