Question

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义。

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

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

请写出NO₂与SO₂反应生成SO₃(g)和NO的热化学方程式                     。

②一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于2L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1 mol SO₂的同时生成1 molNO₂

（2）工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：

CO ( g ) + 2H₂ ( g ) CH₃OH ( g )  △H=－116kJ/mol

一定条件下在2L密闭容器中，将1 mol CO与3 mol H₂的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇。

① 2min时测得生成CH₃OH 0.2mol，则0～2min的平均反应速率v(H₂)＝               。

②反应5min后达到平衡，若平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是           (填字母序号)。

a．c(H₂)减少

b．正反应速率加快，逆反应速率减慢

c．CH₃OH 的物质的量增加

d．重新平衡c(H₂)/c(CH₃OH)减小

（3）在密闭容器中充有1mol CO与2 mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，CO的转化率(α)与温度(T)、压强(P) 的关系如图所示。

A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间t_A     t_C(填“>”、“<”或“=”)。

② 若A点时容器的体积为1 L，则该温度下B的平衡常数 K_B=     ，C点的平衡常数K_C       K_B(填“<”、“>”或“=”)。

（4）下图是MCFC燃料电池，它是以水煤气（CO、H₂）为燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃共熔混合物为电解质。A为电池的        极（选填“正”或“负”），写出B极电极反应式           。

Answer

（1）① NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH＝－41.8kJ·mol–1（2分）②bd（2分）

（2）① 0.1mol·L-1·min-1 （2分）②cd （2分）（3）①＞（1分）②1（1分）＜（1分）

（4）负（1分）O2 + 4e－+2CO2 ＝ 2CO32－（2分）

【解析】

试题分析：（1）①根据盖斯定律可知（①－②）÷2即得到NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g)，所以反应热是（—196.6 kJ·mol―1＋113.0 kJ·mol―1）÷2＝－41.8 kJ·mol-1。

②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。a．反应前后体积不变，所以压强不变，a错误； b．颜色深浅和浓度有关系，所以混合气体颜色保持不变说明反应达到平衡状态，b正确；c．SO3和NO的体积比始终保持1：1不变，不能说明反应达到平衡状态，c错误；d．每消耗1 mol SO2的同时生成1 molNO2，二者的反应速率的方向相反，且满足速率之比是相应的化学计量数之比，说明反应达到平衡状态，d正确，答案选bd。

（2）① 2min时测得生成CH3OH 0.2mol，则消耗氢气是0.4mol，所以0～2min的平均反应速率v(H2)＝0.1mol·L-1·min-1 。

②反应5min后达到平衡，若平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，压强增大，平衡向正反应方向进行，a．c(H2)增大，a错误；b．正、逆反应速率均加快，b错误；c．CH3OH 的物质的量增加，c正确； d．重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小，d正确，答案选cd。

（3）①温度越高，反应速率越快，到达平衡的时间越少，则A、C两点到达平衡状态所需的时间tA＞tC。

② CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

初起浓度（mol/L） 1 2 0

变化浓度（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡浓度（mol/L） 0.5 1 0.5

故K＝＝1

升高温度转化率降低，说明平衡向逆反应方向进行，所以平衡常数减小，即C点的平衡常数KC＜KB。

（4）A电解通入燃料，所以A为电池的负极。正极是氧气得到电子，则B极电极反应式为O2 + 4e－+2CO2 ＝ 2CO32－。

考点：考查盖斯定律、外界条件对平衡状态的影响、计算以及电化学原理的应用