Question

【題目】磷及其化合物與人類生產、生活密切相關。請回答下列問題：

（1）少量CO的存在會引起生產中催化劑中毒，常用SO2氧化CO，本身被還原為S。

已知：①C (s)+ 1/2O2(g)=CO (g)△H1=-l26.4kJ·mol-1

②C(s)+O2(g) =CO2(g)△H2=-393.5kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=-296.8kJ·mol-1

則SO2氧化CO的熱化學反應方程式__________________________。

（2） CO可用于合成甲醇，反應方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

①CO轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示，該反應△H_____________0 (填“>”或“<”)

圖2中曲線I、II、III對應的平衡常數分別為K1、K2、K3，則它們的大小關系為_____________________。

②一定條件下，將2molCO和2molH2置于容積為2L固定的密閉容器中發生上述反應，達到平衡時，CO與H2體積之比為2:1，則平衡常數K=_________________________。

（3）處理高濃度乙醛廢水的原理：2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH。使用惰性電極電解，以一定濃度的CH3CHO –Na2SO4溶液為電解貭溶液模擬工業處理，其裝置如圖3所示：

①電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產生無色氣體，陽極電極反應分別：

4OH--4e-=O2↑+2H2O；_________________________________。

②在實際處現過程中，陰極區乙醛的去除率可達60%。若在兩極區分別注入lm3乙醛的含量為300mg L-1的廢水,可得到乙醇_____________kg(結果保留2位小數)。

Answer 1

【答案】 SO2(g) +2CO (g) =S(s)+2CO2(g)△H=-237.4kJ ·mol-1 < K1>K2>K3 4.5L2·mol2 CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+ 0.19

【解析】試題分析：（1）根據蓋斯定律計算SO2與CO反應的焓變；（2）根據圖像可知，隨溫度升高CO的轉化率增大，平衡正向移動；n(H2)/n(CO)一定時，CO的轉化率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ，轉化率高的平衡常數大；②利用“三段式”計算平衡常數；（3）①陽極發生氧化反應，乙醛被氧化為乙酸，氫氧根離子被氧化為氧氣；②根據陰極反應CH3CHO+2e－+2H+=CH3CH2OH計算乙醇的質量。

解析：（1）①C (s)+ 1/2O2(g)=CO (g)△H1=-l26.4kJ·mol-1

②C(s)+O2(g) =CO2(g)△H2=-393.5kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=-296.8kJ·mol-1

根據蓋斯定律得，目標方程式=②×2-①×2-③，ΔH=(－393．5kJ·mol－1)×2-(-126．4kJ/mol)×2-(－296．8kJ·mol－1)=-237．4kJ·mol－1，所以所求熱化學方程式為SO2（g）+2CO（g）=S(s)+2CO2（g） ΔH=-237．4kJ·mol－1；（2）①由圖1可知，溫度升高CO的轉化率降低，說明升高溫度，平衡逆向移動，正向是放熱反應，ΔH<0；n(H2)/n(CO)一定時，CO的轉化率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ，轉化率高的平衡常數大，所以K1、K2、K3的大小關系為K1>K2>K3；②

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

開始 1 1 0

轉化 x 2x x

平衡 1-x 1-2x x

根據題意（1-x）：（1-2x）=2:1

x=

K= =4.5L2·mol2；

（3）①陽極發生氧化反應，乙醛被氧化為乙酸，氫氧根離子被氧化為氧氣，所以陽極電極反應式除生成氧氣外，還有CH3CHO－2e－+H2O═CH3COOH+2H+
②陰極反應是CH3CHO+2e－+2H+=CH3CH2OH，所以注入1m3乙醛的含量為300mg/L的廢水，陰極區乙醛的去除率可達60%，生成乙醇的質量是1000L×300mg/L×60%×10-3g/mg÷44g/mol×46g/mol=188．2g=0.19kg