Question

（10分）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＝－764．6kJ·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．不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来      d．增大体系压强

（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 （2）ad（3）①小于 ②(V/a)2 ③增大 （4）①SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO42-

②HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+

【解析】

试题分析：：（1）用CO可以合成甲醇．已知：

①CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-764.5kJ•mol-1；

②CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ•mol-1；

③H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1；

由盖斯定律可知，②+③×2-①得到CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）

△H=-283.0kJ/mol-285.8kJ/mol×2+764.5kJ/mol=-90.1kJ/mol，答案为：-90；

（2）温度越高、压强越大，使用催化剂都可使反应速率增大，降低温度反应速率减慢，从体系中分离出甲醇，相当于减少浓度，反应速率减慢，答案为：ad；

（3））①由图1可知，温度相同时，在压强为P2时平衡时CO的转化率高，由反应CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）可知压强越大，越有利于平衡向正反应进行，故压强P1＜P2，答案为：小于；

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

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

c初（mol/L）a/v 2a/v 0

△c（mol/L）a/2v a/v a/2v

c（mol/L） a/2v a/v a/2v

所以平衡常数K= c(CH3OH)/(c( CO)×c(H2)2)=(V/a)2 答案为： (V/a)2

③在其它条件不变的情况下，再增加a molCO与2amolH2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CO转化率增大，答案为：增大；

（4））①该原电池中，负极上失电子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合价升高，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，所以负极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，答案为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；

②电解池中阳极和电源正极相连，失去电子，发生氧化反应，电解NaHSO3溶液可制得硫酸，硫的化合价升高，所以阳极是HSO3-溶液失去电子被氧化生成SO42-，则阳极电极反应式是：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+，答案为：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学反应速率的影响因素；化学平衡的计算．