Question

【題目】燃煤能排放大量的 CO、CO2、SO2，PM2.5(可入肺顆粒物)污染也跟冬季燃煤密切相關(guān)。SO2、CO、CO2 也是對(duì)環(huán)境影響較大的氣體，對(duì)它們的合理控制、利用是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。

（1）PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的可入肺的有害顆粒，下列有關(guān)說法中正確的是（______）

a．PM2.5空氣中形成了膠體

b．PM2.5表面積能大面積吸附大量的有毒有害物質(zhì)

c．機(jī)動(dòng)車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物,大多還有重金屬等有毒物質(zhì)

d．研制開發(fā)燃料電池汽車,降低機(jī)動(dòng)車尾氣污染,某種程度可以減少PM2.5污染

（2）有一種用CO2生產(chǎn)甲醇燃料的方法：CO2＋3H2CH3OH＋H2O

已知：CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）△H＝－akJ·mol－1；

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g） △H＝－bkJ·mol－1；

H2O（g）＝ H2O（l） △H＝－ckJ·mol－1；

CH3OH（g）＝ CH3OH（l） △H＝－dkJ·mol－1，

則表示CH3OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為________________________。

（3）工業(yè)上還可以通過下列反應(yīng)制備甲醇：CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）。在一容積可變的密閉容器中充入 10mol CO 和 20mol H2，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強(qiáng)（P）的變化如圖所示。

①下列說法不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_________（填字母）。

a．H2 的消耗速率等于 CH3OH 的生成速率的 2 倍

b．H2 的體積分?jǐn)?shù)不再改變

c．體系中 H2 的轉(zhuǎn)化率和 CO 的轉(zhuǎn)化率相等

d．體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變

②比較 A、B 兩點(diǎn)壓強(qiáng)大小 PA__________PB（填“＞”“＜”或“=”）。

③若達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) A 時(shí)，容器的體積為 20 L。如果反應(yīng)開始時(shí)仍充入 10 mol CO 和 20 mol H2，則在平衡狀態(tài) B 時(shí)容器的體積 V(B)＝____L。

（4）SO2 在一定條件下可與氧氣構(gòu)成原電池。下圖是利用該電池在鐵表面鍍銅的裝置示意圖：

①該電池的負(fù)極反應(yīng)：______________________________；

②當(dāng)甲中消耗2.24 L O2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，乙中_____（填“a”或“b”）增重_______g。

Answer 1

【答案】 abcd CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） △H=-(c+2d-a-b)kJmol-1 ac ＜ 4 SO2－2e－+2H2O＝4H＋＋SO42- a 12.8

【解析】(1)a．氣溶膠屬于膠體，微粒直徑在10-7m～10-9m之間，而PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米，其中含有一些微粒直徑在10-7m～10-9m之間，可以形成膠體，故a正確；b．PM2.5表面積大，具有吸附性，能吸附大量的有毒、有害物質(zhì)，故b正確；c．PM2.5是主要來源是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，故c正確；d．減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放，減少了煙塵，能降低空氣中PM2.5，故d正確；故選abcd；

(2)已知：①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)△H1＝－akJ·mol－1；

②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) △H2＝－bkJ·mol－1；

③H2O(g)＝ H2O(l) △H3＝－ckJ·mol－1；

④CH3OH(g)＝ CH3OH(l) △H4＝－dkJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，△H=-△H1-△H2+△H3+2△H4=-(c+2d-a-b)kJmol-1，所以CH3OH(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-(c+2d-a-b)kJmol-1，故答案為：CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-(c+2d-a-b)kJmol-1；

(3)①a．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍，均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，不能說明到達(dá)平衡，當(dāng)H2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率的2倍時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；b．H2的體積分?jǐn)?shù)不再改變是化學(xué)平衡的特征，達(dá)到了平衡，故b正確；c．氫氣、CO的轉(zhuǎn)化率與它們起始物質(zhì)的量有關(guān)，平衡時(shí)不一定相等，若起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)算量之比，轉(zhuǎn)化率始終相等，故c錯(cuò)誤；d．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體總物質(zhì)的量減小，平均摩爾質(zhì)量增大，混合氣體氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變，說明達(dá)到了平衡，故d正確；故答案為：ac；

②溫度一定時(shí)，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故壓強(qiáng)PA＜PB，故答案為：＜；

③若達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為20L，CO轉(zhuǎn)化率為50%，則轉(zhuǎn)化的CO為10mol×50%=5mol，則：

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

起始量(mol)：10200

變化量(mol)：5105

平衡量(mol)：5105

平衡常數(shù)K===4，如果反應(yīng)開始時(shí)仍充入10molCO和20molH2，在平衡狀態(tài)B時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為80%，則轉(zhuǎn)化的CO為10mol×80%=8mol，則：

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

起始量(mol)：10200

變化量(mol)：816 8

平衡量(mol)：248

設(shè)體積為VL，則=4，解得V=4，故答案為：4；

(4)①在燃料電池中，通入氧氣的為正極，通入二氧化硫的為負(fù)極，二氧化硫失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為SO2－2e－+2H2O＝4H＋＋SO42-，故答案為：SO2－2e－+2H2O＝4H＋＋SO42-；

②標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L O2的物質(zhì)的量為=0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，乙中a為陰極，發(fā)生銅離子的放電，生成銅單質(zhì)，生成銅的物質(zhì)的量為=0.2mol，質(zhì)量為0.2mol×64g/mol=12.8g，故答案為：12.8。