Question

【題目】C、N、S的氧化物常會造成一些環(huán)境問題，科研工作者正在研究用各種化學(xué)方法來消除這些物質(zhì)對環(huán)境的不利影響。

（1）研究減少CO2排放是一項(xiàng)重要課題。CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳有機(jī)物，主要有以下反應(yīng)：

反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.6 kJ/mol

反應(yīng)Ⅱ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g) △H2＝＋23.4 kJ/mol

反應(yīng)Ⅲ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H3

①△H3＝____kJ/mol。

②在恒定壓強(qiáng)、T1溫度下，將6 mol CO2和12 mol H2充入3 L的密閉容器中發(fā)生I、Ⅲ反應(yīng)，5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時CH3OH(g) 物質(zhì)的量為2mol，CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量為0.5mol；則T1溫度時反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kc的計(jì)算式為______。

③恒壓下將CO2和H2按體積比1：3混合，在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)I和反應(yīng)III，在相同的時間段內(nèi)CH3OH的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如下圖 。其中：CH3OH的選擇性＝×100%

在上述條件下合成甲醇的工業(yè)條件是_____________。

A．210℃ B． 230℃ C．催化劑CZT D．催化劑CZ(Zr－1)T

（2）一定條件下，可以通過CO與SO2反應(yīng)生成S和一種無毒的氣體，實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________。在不同條件下，向2L恒容密閉容器中通入2molCO和1molSO2，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時間的變化如圖所示：

①圖中三組實(shí)驗(yàn)從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時，反應(yīng)速率v(CO)最大的為_____（填序號）。

②與實(shí)驗(yàn)a相比，c組改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是___________。

（3）“亞硫酸鹽法”吸收煙氣中的SO2。室溫條件下，將煙氣通入(NH4)2SO3溶液中，測得溶液pH與含硫組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系如圖所示，b點(diǎn)時溶液pH=7，則n(NH4+)：n(HSO3)=________。

（4）間接電化學(xué)法可除NO。其原理如圖所示，寫出電解池陰極的電極反應(yīng)式（陰極室溶液呈酸性）_____。

Answer 1

【答案】－122.6 BD 2CO+SO2=S+2CO2 b 升高溫度 3:1 2HSO3+2e+2H+=S2O42+2H2O

【解析】

（1）①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；

② 容器保持恒壓，根據(jù)體積之比等于物質(zhì)的量之比，計(jì)算平衡時的濃度及反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kc；

③根據(jù)圖像進(jìn)行判斷；

（2）根據(jù)元素守恒，無毒的物質(zhì)為二氧化碳；

①反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時間越短，根據(jù)圖像判斷；

②初始條件為恒容，c組實(shí)驗(yàn)與b的初始壓強(qiáng)相同，達(dá)到平衡狀態(tài)時，c組使用時間長，則為溫度不相同；

（3）根據(jù)圖像可知，pH=7，根據(jù)溶液呈電中性計(jì)算；

（4）根據(jù)圖像可知，陰極上亞硫酸氫根離子得電子，生成S2O42，根據(jù)原子守恒，氫離子參與反應(yīng)生成水。

（1）①根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)I×2-反應(yīng)II可得2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，則△H3＝－49.6×2-23.4=-122.6kJ/mol；

② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

反應(yīng)：2 6 2 2

平衡： 2 2

2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)

反應(yīng)：1 3 0.5 1.5

平衡： 0.5 1.5

則平衡時，n（CO2）=3mol，n（H2）=3mol，n（CH3OH）=2mol，n（CH3OCH3）=0.5mol，n（H2O）=3.5mol，容器保持恒壓，則平衡后的體積==2L，平衡時的濃度c（CO2）=1.5mol/L，c（H2）=1.5mol/L，c（CH3OH）=1mol/L， c（H2O）=1.75mol/L，反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kc的計(jì)算式=；

③根據(jù)圖像可知，選擇催化劑CZ(Zr－1)T、在230℃時產(chǎn)率最高，則合成甲醇的工業(yè)條件是BD；

（2）CO與SO2反應(yīng)生成S和一種無毒的氣體，根據(jù)元素守恒，含C，無毒的物質(zhì)為二氧化碳，則方程式為2CO+SO2=S+2CO2；

①反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時間越短，根據(jù)圖像可知，b達(dá)到平衡狀態(tài)時用的時間最短，則反應(yīng)速率最快；

②初始條件為恒容，c組實(shí)驗(yàn)與b的初始壓強(qiáng)相同，達(dá)到平衡狀態(tài)時，c組使用時間長，則為溫度不相同，c組改變的實(shí)驗(yàn)條件為升高溫度；

（3）根據(jù)圖像可知，b點(diǎn)時，c(HSO3)= c(SO32)，pH=7，則c(H+)= c(OH)，根據(jù)溶液呈電中性，c（NH4+）+ c(H+)= c(HSO3)+2c(SO32)+c(OH)，c（NH4+）=3c(HSO3)，則n(NH4+)：n(HSO3)=3：1；

（4）根據(jù)圖像可知，陰極上亞硫酸氫根離子得電子，生成S2O42，根據(jù)原子守恒，氫離子參與反應(yīng)生成水，則電極反應(yīng)式為2HSO3+2e+2H+=S2O42+2H2O。