Question

运用化学反应原理研究碳、氮、硫的化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

(1)有科学家经过研究发现，用CO₂和H₂在210~ 290℃， 催化剂条件下可转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。230℃，向容器中投入0.5mol CO₂和1.5mol H_2.当CO₂平衡转化率达80%时放出的热量为19. 6kJ，写出该反应的热化学方程式∶___________。

(2)在2L密闭容器中，起始投人4mol CO和6mol H₂，在一定条件下发生反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示∶ (已知：T₁＜T₂)

温度/℃	平衡时CH3OH的物质的量/ mol	化学平衡常数
T1	2.6	K1
T2	2.0	K2

①则K₁_______(填“＞”“＜”或“=”) K₂，原因是_________________。

②在T₂下，经过10s达到化学平衡状态，则0~ 10s内H₂的平均速率v(H₂)为_______，若维持条件不变再向容器中充入CO、H₂和CH₃OH各1mol，则v_正_________(填“＞”“＜”或“=”)v_逆。

(3)某科研小组设计的一个氮氧化物原电池 ，两边的阴影部分为 a、b惰性电极，分别用导线与烧杯的m、n惰性电极相连接，工作原理如图：

①b极的电极反应式为_______________________。

②当有0.2mol O^2-通过固体电解质时，则烧杯中m处的产物的物质的量为________。

(4)处理烟气中SO₂，也可采用碱液吸收法，已知25°C时，K(NH₃ ∙H₂O)=1.8×10^-5； K_cp(CaSO₄)=7.1×10^-5.

第1步∶用过量的浓氨水吸收SO₂，并在空气中氧化；

第2步∶加入石灰水，发生反应K。计算第2步中反应的K=_____________(列出计算式即可)。

Answer

＞ 温度升高，n(CH3OH)减小，平衡逆向移动，∆H＜0，温度升高K减小 0.2mol(L∙s) ＜ 0.1mol

【解析】

根据物质的量与焓变的关系，换算成1mol二氧化碳气体发生反应放出的热量，注意水为气体，写出反应的热化学方程式。温度越高，甲醇的物质的量越小，平衡逆向移动，△H＜0，从而比较出K的大小。列出三段式，根据平均速率公式v进行计算，用Qc和K值的大小判断平衡移动的方向。根据化合价的变化，判断出正负极，根据电极反应计算出m处的产物的物质的量。根据化学平衡常数、电离平衡常数、溶度积进行计算。

(1)发生反应∶，已知，0.5mol CO2转化率达80%时放热19.6kJ，即0.5mol×80%=0.4mol，0.4mol CO2放热19.6kJ，计算lmol二氧化碳发生反应放出的热量为49kJ，从而确定△H，写出热化学方程式为：；

(2)①已知：T1＜T2，根据表格数据，温度升高，n(CH3OH)在减小，平衡逆向移动，△H＜0，温度升高K在减小，K1＞K2；

②在T2下，经过l0s达到化学平衡状态。根据“三段式”∶

则0~10s内H2的平均速率，

若再同时增加各物质的量为1mol

K，

Qc＜K， 平衡正向移动，v正＞v逆；

(3)①如图所示，氧气在电极a由0价变为-2价，化合价降低得电子，a为正极，b极中NO变为NO2，氨的化合价由+2价变为+4价，化合价升高失电子，b为负极，电极反应式为；

②根据： ，当有0.2molO2-通过固体电解质时，转移0.4mol电子。原电池正极与电解池阳极相连，a为正极，m为阳极，电解池中，水在阳极失电子，电极反应式为，根据电极式，转移0.4mol电子生成0.1mol O2；

(4)根据Kb=，Ksp=c(Ca2+) c(SO42-)，反应的化学平衡常数

。