Question

(14分)SO₂ 、CO 、NO_x  是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。请回答下列问题：

（1）已知25℃、101kPa时：

2SO₂(g) + O₂(g) 2SO₃(g)           △H₁ = - 197 kJ•mol^-1

H₂O(g) = H₂O(l)                       △H₂ = - 44 kJ•mol^-1

2SO₂(g) + O₂(g) + 2H₂O(g) = 2H₂SO₄(l)      △H₃ = - 545 kJ•mol^-1

则SO₃(g)与H₂O(l)反应的热化学方程式是                                 。

（2）若反应2H₂（g）+  O₂ （g）=2H₂O（g ）,△H=-241.8kJ•mol^-1，根据下表数据则x=______kJ•mol^-1。

化学键	H-H	O═O	O-H
断开1mol化学键所需的能量/kJ	436	x	463

（3）甲醇汽油也是一种新能源清洁燃料。工业上可用CO和H₂制取甲醇，热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)   △H=-90 kJ•mol^-1

①该温度下，在两个容积均为1 L的密闭容器中，分别发生该反应：

容器	甲	乙
反应物投入量	1 mol CO (g)和2 mol H2(g)	1 mol CH3OH(g)
平衡时c(CH3OH)	c1	c2
平衡时能量变化	放出54kJ	吸收a kJ

则c_{1_________} c₂(填“＞”或“＜”或“＝”),a=____________。

②若密闭容器容积与①相同，Ⅰ、Ⅱ曲线分别表示投料比不同时的反应过程。若Ⅱ反应的n(CO)起始 =10 mol、投料比为0.5，则：

A点的平衡常数K_A=              ，

B点的平衡常数K_B     K_A。 (填“＞”或“＜”或“＝”)

③为提高CO转化率可采取的措施是           （至少答出两条）。

（4）电解NO制备NH₄NO₃，其工作原理如图所示，

则a电极名称为_______，

b电极反应式为_________________。

Answer

（14分）

（1）SO3（g）+ H2O（l）=H2SO4（l）△H=- 130 kJ/mol（2分）

（2）738.2 （2分）

（3）① = ； 36 (各1分)

②0.0 1 （2分） ； = （1分)

③减小投料比，降低温度，增大压强，分离出CH3OH （一条1分，共2分）

（4）阴极 （1分) NO + 2H2O - 3e- = NO3- + 4H+ （2分）

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，可得SO3(g)与H2O(l)反应的反应热为1/2△H3 -△H2 -1/2△H1 =- 130 kJ/mol,所以热化学方程式是SO3（g）+ H2O（l）=H2SO4（l）△H=- 130 kJ/mol；

（2）根据反应热与键能的关系，△H=2EH-H+2EO=O-2×2×EH-O=-241.8kJ•mol-1，x=EO=O=738.2kJ/mol；

（3）①将乙转化为反应物时，与甲的反应物的物质的量完全相同，所以甲与乙是等效平衡，所以c1=c2；甲中放出的热量与乙吸收热量的数值是90kJ，所以a=90-54=36kJ；

②A点时CO的转化率是50%，CO的起始物质的量是10mol，则消耗CO为5mol，根据化学方程式，消耗氢气的物质的量是10mol，所以按照投料比氢气的起始物质的量是20mol，生成甲醇的物质的量是5mol，所以平衡时CO的浓度是5mol/L，氢气的物质的量浓度是10mol/L，甲醇的浓度是5mol/L，则该温度的平衡常数是5/(5×102)=0.01；B点温度与A点温度相同，所以二者的平衡常数相等，KB=KA；

③提高CO转化率，使平衡正向移动，则可以降低温度、增大压强、提高氢气的浓度、分离出甲醇等；

（4）a极是NO转化为铵根离子的反应，N元素的化合价降低，发生还原反应，所以a极是阴极；b及为阳极，发生氧化反应，则NO失去电子，与水结合生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式为NO + 2H2O - 3e- = NO3- + 4H+。

考点：考查盖斯定律的应用，反应热与键能的关系，化学平衡移动的判断，电化学反应原理的应用