Question

CH₄、CH₃OH、CO等都是重要的能源，也是重要的化工原料。

（1）已知25℃、101kPa时，1g甲烷完全燃烧生成CO和液态水时放出38kJ热量，则该条件下反应2CH₄(g)+3O₂(g) =2CO(g)+4H₂O(l)的ΔH=___。

（2）为倡导“节能减排”和“低碳经济”，降低大气中CO₂的含量，有效地开发利用CO₂，工业上可以用CO₂来生产甲醇燃料。在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)。经测得CH₃OH和CO₂的物质的量随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v(CO₂)=___。

②达到平衡时，H₂的转化率为___。

（3）工业上也可以用CO和H₂为原料制备CH₃OH，反应方程式为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，在一体积固定的密闭容器中投入一定量的CO和否H₂气体进行上述反应。下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是___。

A.反应中CO与CH₃OH的物质的量之比为1：1

B.混合气体的压强不随时间的变化而变化

C.单位时间内每消耗1molCO，同时生成1molCH₃OH

D.CH₃OH的质量分数在混合气体中保持不变

（4）从烟道气中回收硫是有效处理SO₂大气污染的有效方法之一，该方法是在催化剂、773K条件下，CO与SO₂反应生成CO₂和硫蒸气，该反应体系中各组分的物质的量与反应时间的关系如图所示，写出该反应的化学方程式：___。

（5）近几年来关于氮污染的治理倍受关注。向工业废水中加入次氯酸钠溶液，可将其中的NH₄⁺完全转化为N₂，而次氯酸钠被还原为NaCl。写出上述反应的离子方程式：___。

Answer

-1216kJ·mol-1 0.0375mol/(L·min) 75% BD 4CO+2SO24CO2+S2 2NH4++3ClO-=N2↑+3Cl-+2H++3H2O

【解析】

(1)根据计算出1g甲烷的物质的量，然后可计算出1mol甲烷完全燃烧生成液态水放出的热量，进而计算ΔH；

(2)①根据速率，结合三段式进行计算；

(3)化学平衡状态的特征：等，即v正=v逆，定，即达到平衡后反应物、生成物物质的量，质量，浓度，百分含量等保持不变据此判断解答；

(4)结合图像得出反应物和生成物的物质的量的变化量之比，从而写出该反应的化学方程式；

(5)根据题干信息，结合氧化还原反应中得失电子守恒写出反应的离子方程式。

(1)1g CH4的物质的量为：1g÷16g·mol-1=0.0625mol，0.0625molCH4完全燃烧生成液态水放出38kJ热量，则1molCH4完全燃烧生成液态水放出的热量为：38kJ×1mol÷0.06255mol=608kJ，则反应2CH4(g)+3O2(g) =2CO(g)+4H2O(l)的ΔH=-608kJ/mol×2=-1216kJ/mol；

(2)在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。经测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示。CO2是反应物随反应进行物质的量减小，CH3OH是生成物，随反应进行物质的量增大；10nim内达到平衡，生成CH3OH物质的量为0.75mol，CO2物质的量变化了0.75mol；则①依据化学平衡列三段式有：

①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率；

②达到平衡时，H2的转化率；

(3)A．反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1:1，无法确定是否达到平衡状态，不能作为判断平衡的标志，故A错误；

B．该反应前后气体体积不相等，则压强不变说明达到平衡，故B正确；

C．单位时间内每消耗1 mol CO是正速率，同时生成1 mol CH3OH也是正速率，所指的速率都是表示正反应速率，不能作为判断平衡标志，故C错误；

D．CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变，CH3OH组成一定，说明达到平衡，故D正确；

故答案为：BD。

(4)根据图像可知，反应物的物质的量的变化量一个为(4-1)mol=3mol，一个为(2-0.5)mol=1.5mol，生成物的物质的量的变化量一个为(3-0)mol=3mol，一个为(0.75-0)mol=0.75mol，则反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于其化学计量数之比=3：1.5：3：0.75=4：2：4：1，根据C原子守恒可知，计量数是4的为CO、CO2，二氧化硫的计量数为2，硫单质的计量数为1，则生成的硫单质为S2，所以该反应的化学反应方程式为4CO+2SO24CO2+S2；

(5)根据题干信息，次氯酸钠溶液可将废水中的NH4+完全转化为N2，而次氯酸钠被还原为NaCl，结合氧化还原反应得失电子守恒可得反应的离子反应方程式为2NH4++3ClO-=N2↑+3Cl-+2H++3H2O。