Question

燃煤能排放大量的CO、CO₂、SO₂，PM_2．5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关。SO₂、CO、CO₂也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。

（1）光气 （COCl₂）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl₂（g）＋CO（g）COCl₂（g）制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中固定体积容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：

① 0~6 min内，反应的平均速率v（Cl₂）＝               ；

②下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是              。（填字母）

A．体系中Cl₂的转化率不变

B．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

C．每消耗1mol CO的同时生成1mol COCl₂

D．混合气体密度不变

③随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是            ；（填“增大”、“减小”或“不变”）

④比较第8 min反应温度T（8）与第15 min反应温度T（15）的高低：T（8）      T(15)

（填“<”、“>”或“＝”）。

⑤若保持温度不变，在第7 min 向体系中加入这三种物质各2 mol，则平衡

移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；

（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：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，

则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：____________________________；

（3）如图所示，利用电化学原理将SO₂ 转化为重要化工原料C

若A为SO₂，B为O₂，则负极的电极反应式为：________________________；

Answer

（1）①0．15 mol ·L－1·min －1 ，②CD ，③减小，④ < ，⑤向正反应方向

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

（3）SO2－2e－+2H2­O＝4H＋＋SO42-

【解析】

试题分析：（1）①由图可知，6min时Cl2的平衡浓度为0.3mol/L，浓度变化为1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，则v（Cl2）=0.9/6=0.15 mol•L-1•min -1②C．若每消耗1mol CO的同时应消耗1mol COCl2 则可行；D．混合气体密度自始至终总是不变，所以混合气体密度不能作为判断平衡的标志；

③由图1可知，升温平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，所以温度高，平衡常数减小;

④根据图象，第8min反应处于平衡状态，在第10分钟时是改变温度使平衡向逆反应方向移动，因升温平衡向逆反应方向移动，可知正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故T（8）＜T（15）；⑤8min时，平衡时c（Cl2）=0.3mol/L、c（CO）=0.1mol/L、c（COCl2）=0.9mol/L，则原平衡时n（Cl2）：n（CO）：n（COCl2）=3：1：9，现在第8 min 加入体系中的三种物质各1 mol，则反应物的浓度增大程度大些，平衡正向移动

（2）应用盖斯定律解题，△H=-△H1-△H2+3△H3/2+2△H4=-（3c /2 +2d-a-b）kJ•mol-1，所以CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式为CH3OH（l）+3/2 O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-（3c/2+2d-a-b）kJ•mol-1，

（3）SO2在负极失去电子转化为SO42-，故其电极反应为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，

考点：考查了化学平衡计算、化学平衡影响因素、化学平衡常数、反应速率计算的相关知识。