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)＋3/2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)   ΔH₁kJ·mol^－1

CO(g)＋1/2O₂(g)=CO₂(g)   ΔH₂kJ·mol^－1

H₂(g)＋1/2O₂(g)=H₂O(l)   ΔH₃kJ·mol^－1

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

（2）一定压强下，在容积为2 L的密闭容器中充入1mol CO与2 mol H₂，在催化剂作用下发生反应：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g) ΔH ，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

① 下列说法正确的是____________

A．若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态

B．若容器内各气体浓度恒定，反应达到平衡状态

C．上述反应中，ΔH ＞ 0

D．反应中，催化剂使平衡向正反应方向移动

② p₂              p₁ (填“大于”、“小于”或“等于”)；

③ 100 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝____   ____；

（3）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。请写出开始时阳极反应的电极反应式____________________________。

Answer

（1）2ΔH3＋ΔH2－ΔH1

（2）①B、大于②4(mol/L)－2

（3）①SO2＋2H2O－2e－=SO＋4H＋②HSO＋H2O－2e－=SO＋3H＋

【解析】

试题分析：（1）已知：①CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1 kJ·mol－1；

②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) ΔH2 kJ·mol－1；

③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH3 kJ·mol－1。

根据盖斯定律：②+③×2-①得则CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

ΔH＝2ΔH3＋ΔH2－ΔH1 kJ·mol－1。

（2）① A．随着反应的进行，容器内气体的质量保持不变，容器的容积保持不变，密度不随反应的进行而变化，若容器内气体密度恒定，不能说明反应达到平衡状态，错误；B．若容器内各气体浓度恒定，反应达到平衡状态，正确；C．分析图像知，升高温度，CO的平衡转化率减小，平衡逆向移动，则上述反应中，ΔH < 0 ，错误；D．反应中，催化剂，平衡不移动，错误，选B；②由图像可知，温度相同时，在压强为P2时平衡时CO的转化率高，由反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)可知压强越大，越有利于平衡向正反应进行，故压强p2大于p1；③利用三行式计算。100℃时，

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)

起始浓度（mol/L）0.5 1 0

转化浓度（mol/L）0.25 0.5 0.25

平衡浓度（mol/L）0.25 0.5 0.25

该反应的化学平衡常数K＝c(CH3OH)/c2(H2)c(CO)=4 (mol/L) － 2。

（3）①该原电池中，负极上二氧化硫失电子被氧化生成硫酸，利用氢离子和水配平电荷和原子，负极上的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－=SO＋4H＋。②电解池中阳极和电源正极相连，亚硫酸氢根失去电子，发生氧化反应生成硫酸，利用氢离子和水配平电荷和原子，阳极电极反应式是HSO＋H2O－2e－=SO＋3H＋。

考点：考查反应热的计算、盖斯定律，化学平衡图像分析和平衡计算，电极反应式的书写