Question

（14分）研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）已知：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)  ΔH= -196.6kJ·mol^-1

2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)  ΔH= -113.0kJ·mol^-1

则反应NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)的ΔH=          kJ·mol^-1。

一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比2∶1置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是             。

A．体系压强保持不变              B．混合气体颜色保持不变

C．SO₃和NO的体积比保持不变       D．每消耗1molSO₃的同时生成1mol NO

测得上述反应达平衡时NO₂与SO₂的体积比为5∶1，则平衡常数K=         。

（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图（2）所示。该反应ΔH________0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、

1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是：                                                    。

（3）依据燃烧的反应原理，合成的甲醇可以设计如图（3）所示的原电池装置。

①该电池工作时，OH^-向          极移动（填“正”或“负”）。

②该电池正极的电极反应式为                               。

Answer

（1）-41.8 BD 1.8 （2）< 在1.3×104kPa下，一氧化碳的转化率已较高，再增大压强，一氧化碳转化率提高不大 （3）①负 ②O2+2H2O+4e-=4OH-

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，②－①即得出2NO2（g）+2SO2（g）2SO3（g）+2NO（g） ΔH=ΔH2－ΔH1=-113.0 kJ·mol-1+196.6 kJ·mol-1＝+83.6kJ·mol-1，所以答案是41.8 kJ·mol-1；反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的特点体积不变的、吸热的可逆反应，对于体积不变的反应压强不能说明达到平衡状态，A错误，颜色的深浅与气体的浓度大小有关，而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化，因此B正确；SO3和NO是生成物，因此在任何情况下二者的体积比总是满足1：1，C错误；SO3和NO2一个作为生成物，一个作为反应物，因此每消耗1 mol SO3的同时生成1 molNO，可以说明该反应达到平衡状态；设加入的二氧化硫物质的量为a，则二氧化氮的为2a，

NO2（g）+SO2（g）⇌SO3（g）+NO（g）

起始物质的量 2a a 0 0

转化物质的量 x x x x

平衡物质的量 2a-x a-x x x

则（2a-x）：（a-x）=5：1，x=3a/4，则平衡时，C（ NO2）=5a/4Vmol/L，C（SO2）=a/4Vmol/L

C（SO3）=C（NO）=3a/4V，平衡常数K=(3a/4×3a/4)/( 5a/4V×a/4V)=1.8。

（2）由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，△H＜0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，但压强过大，需要的动力大，对设备的要求也高，故选择250℃、1.3×104kPa左右的条件．因为在250℃、压强为1.3×104kPa时，CO的转化率已较大，再增大压强，CO的转化率变化不大，没有必要再增大压强。

（3）依据甲醇燃烧的反应原理，结合如图所示的原电池装置，负极上失电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应；一般燃料在负极上发生反应，氧气在正极发生还原反应；负极电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；阴离子移向负极；正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；故答案为：负；O2+2H2O+4e-=4OH-。

考点：考查盖斯定律、化学平衡应用、原电池。