Question

运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO₂等污染物有重要意义。

（1）用CO可以合成甲醇。已知：

CH₃OH(g)＋O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－764.5 kJ·mol^－1

CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1

H₂(g)＋O₂(g)=H₂O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1

则CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)　ΔH＝________kJ·mol^－1

（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号)．

a．使用高效催化剂      b．降低反应温度

c．增大体系压强        d．不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来

（3）在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①p₁________p₂(填“大于”、“小于”或“等于”)；

②100 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝________(mol·L^－1)^－2；

③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH₂，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（4）某科研小组用SO₂为原料制取硫酸。

①利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式________________。

②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。

Answer

（1）－90.1 （2）ac

（3）①小于 ②(V/a)2 ③增大

（4）①SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42-

②HSO3-＋H2O－2e－=SO42-＋3H＋

【解析】

试题分析：（1）①CH3OH(g)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.5 kJ·mol－1;②CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1;③H2(g)＋O2(g)=H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1;根据盖斯定律，③*2+②-①可得则CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH＝－90.1kJ·mol－1。（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是a．使用高效催化剂 c．增大体系压强  都能使反应速率加快。：（2）①由图可知，压强不变，温度越高CO的转化率越低，故温度升高平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，所以正反应为放热反应，即△H＜0，故答案为：＜。 ②100℃，平衡时CO的转化率为0.5，所以参加反应的CO的物质的量为0.5amol。    对于反应  

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）；

开始（mol）：a       2a                 0

变化（mol）：0.5a     a                 0.5a

平衡（mol）：0.5a     a                 0.5a

所以平衡时

100℃时该反应的平衡常数。③温度容积不变，向该密闭容器再增加a mol CO与 2a mol H2，等效为开始加入2a mol CO与 4a mol H2，体积扩大1倍，平衡后增大压强，再压缩恢复到原来体积，增大压强平衡向体积减小的方向移动．该反应为气体体积减小的反应，故向正反应移动，CO转化率增大。平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变。故答案为：增大；不变。①请写出该电池的负极是失电子的反应，电极反应式SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42-。②阳极反应是失电子的，元素的化合价升高，根据介质，其电极反应式HSO3-＋H2O－2e－=SO42-＋3H＋。

考点：本题考查了反应速率、平衡计算与移动、平衡常数等。