Question

（14分）研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

（1）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH= -196.6kJ·mol-1

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH= -113.0kJ·mol-1

則反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH= kJ·mol-1。

一定條件下，將NO2與SO2以體積比2∶1置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。

A．體系壓強(qiáng)保持不變 B．混合氣體顏色保持不變

C．SO3和NO的體積比保持不變 D．每消耗1molSO3的同時(shí)生成1mol NO

測(cè)得上述反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)NO2與SO2的體積比為5∶1，則平衡常數(shù)K= 。

（2）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖（2）所示。該反應(yīng)ΔH________0(填“>”或“<”)。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、

1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是： 。

（3）依據(jù)燃燒的反應(yīng)原理，合成的甲醇可以設(shè)計(jì)如圖（3）所示的原電池裝置。

①該電池工作時(shí)，OH-向 極移動(dòng)（填“正”或“負(fù)”）。

②該電池正極的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

（1）-41.8 BD 1.8 （2）< 在1.3×104kPa下，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)，一氧化碳轉(zhuǎn)化率提高不大 （3）①負(fù) ②O2+2H2O+4e-=4OH-

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，②－①即得出2NO2（g）+2SO2（g）2SO3（g）+2NO（g） ΔH=ΔH2－ΔH1=-113.0 kJ·mol-1+196.6 kJ·mol-1＝+83.6kJ·mol-1，所以答案是41.8 kJ·mol-1；反應(yīng)NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的特點(diǎn)體積不變的、吸熱的可逆反應(yīng)，對(duì)于體積不變的反應(yīng)壓強(qiáng)不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤，顏色的深淺與氣體的濃度大小有關(guān)，而在反應(yīng)體系中只有二氧化氮是紅棕色氣體，所以混合氣體顏色保持不變時(shí)即說明NO2的濃度不再發(fā)生變化，因此B正確；SO3和NO是生成物，因此在任何情況下二者的體積比總是滿足1：1，C錯(cuò)誤；SO3和NO2一個(gè)作為生成物，一個(gè)作為反應(yīng)物，因此每消耗1 mol SO3的同時(shí)生成1 molNO，可以說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；設(shè)加入的二氧化硫物質(zhì)的量為a，則二氧化氮的為2a，

NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO（g）

起始物質(zhì)的量 2a a 0 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量 x x x x

平衡物質(zhì)的量 2a-x a-x x x

則（2a-x）：（a-x）=5：1，x=3a/4，則平衡時(shí)，C（ NO2）=5a/4Vmol/L，C（SO2）=a/4Vmol/L

C（SO3）=C（NO）=3a/4V，平衡常數(shù)K=(3a/4×3a/4)/( 5a/4V×a/4V)=1.8。

（2）由圖可知，溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；壓強(qiáng)大，有利于加快反應(yīng)速率，有利于使平衡正向移動(dòng)，但壓強(qiáng)過大，需要的動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備的要求也高，故選擇250℃、1.3×104kPa左右的條件．因?yàn)樵?50℃、壓強(qiáng)為1.3×104kPa時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已較大，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率變化不大，沒有必要再增大壓強(qiáng)。

（3）依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，結(jié)合如圖所示的原電池裝置，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；一般燃料在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)；負(fù)極電極反應(yīng)為：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；陰離子移向負(fù)極；正極電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-；故答案為：負(fù)；O2+2H2O+4e-=4OH-。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律、化學(xué)平衡應(yīng)用、原電池。