Question

運用化學反應原理知識在工業(yè)生產(chǎn)中有重要意義．

（1）工業(yè)生產(chǎn)可以用NH₃（g）與CO₂（g）經(jīng)兩步反應生成尿素，兩步反應的能量變化示意圖如下：

則NH₃（g）與CO₂（g）反應生成尿素的熱化學方程式為

 

．
（2）工業(yè)生產(chǎn)中用CO可以合成甲醇
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H=-90.1kJ?mol^-1在一定壓強下，容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在催化劑作用下反應生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系如圖所示．

①p₁

 

p₂（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②100℃時，該反應的化學平衡常數(shù)K=

 

（mol?L^-1）^-2；
③在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a molH₂，達到新平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）工業(yè)生產(chǎn)中用SO₂為原料制取硫酸
①利用原電池原理，用SO₂、O₂和H₂O來制備硫酸，該電池用多孔材料作電極，它能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸．請寫出該電池的負極的電極反應式

 

．
②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后電解該溶液可制得硫酸．電解原理示意圖如下圖所示．請寫出開始時陽極反應的電極反應式

 

．
（4）工業(yè)生產(chǎn)中用氨水吸收SO₂若將等物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應，寫出該反應的離子方程式

 

，所得溶液呈

 

性．

Answer 1

考點：熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的影響因素

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）根據(jù)熱化學方程式的含義和書寫方法結合圖中信息，利用蓋斯定律來回答判斷；
（2）①分析圖象依據(jù)定一議二的方法分析，反應是氣體體積減小的反應，溫度一定，壓強增大平衡正向進行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大；
②100°C時一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為0.5，結合化學平衡三段式列式計算平衡濃度，結合平衡常數(shù)概念計算得到；
③在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a molH₂，相當于增大壓強，平衡正向進行，達到新平衡時一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大；
（3）①依據(jù)原電池原理，負極是失電子發(fā)生氧化反應，二氧化硫失電子生成硫酸的過程；
②根據(jù)化合價變化判斷陽極反應物質(zhì)，寫出陽極反應式；
（4）工業(yè)生產(chǎn)中用氨水吸收SO₂若將等物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應生成亞硫酸氫銨，亞硫酸氫根離子電解大于水解溶液呈酸性．

解答： 解：（1）第一步：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l，氨基甲酸銨）△H₁=-272KJ/mol，
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H₂=138KJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，兩個過程相加得到NH₃（g）與CO₂（g）反應生成尿素的熱化學方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1；
（2）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H=-90.1kJ?mol^-1在一定壓強下，容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在催化劑作用下反應生成甲醇；
①分析圖象依據(jù)定一議二的方法分析，反應是氣體體積減小的反應，溫度一定，壓強增大平衡正向進行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，所以P₁＜P₂；
故答案為：小于；
②100°C時一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為0.5，結合化學平衡三段式列式計算平衡濃度，
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 

a

V

     

2a

V

        0
變化量（mol/L） 

a

2V

     

a

V

      

a

2V

 
平衡量（mol/L） 

a

2V

     

a

V

       

a

2V

結合平衡常數(shù)概念計算得到；平衡常數(shù)K=

a 2V

a 2V ×( a V )2

=（

V

a

）²（mol?L^-1）^-2；
故答案為：（

V

a

）²；
③在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a molH₂，相當于增大壓強，平衡正向進行，達到新平衡時一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大；
故答案為：增大；
（3）①該原電池中，負極上失電子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合價升高，所以負極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，所以負極上的電極反應式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
②電解池中陽極和電源正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應，電解NaHSO₃溶液可制得硫酸，硫的化合價升高，所以陽極是HSO₃^-溶液失去電子被氧化生成SO₄^2-，則陽極電極反應式是：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
故答案為：HSO₃^-+H₂O-2e^-=SO₄^2-+3H⁺；
（4）用氨水吸收SO₂若將等物質(zhì)的量的SO₂與NH₃溶于水充分反應生成亞硫酸氫銨，反應的離子方程式為：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-，亞硫酸氫根離子電解大于水解溶液呈酸性；
故答案為：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄⁺+HSO₃^-；酸．

點評：本題考查了熱化學方程式書寫方法和蓋斯定律計算應用，化學平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計算，原電池原理和電解原理的應用，注意電極反應的書寫方法，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．