Question

【題目】研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理及利用的方法具有重要意義。

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

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＝113.0 kJ·mol–1

請寫出NO2與SO2反應生成SO3(g)和NO的熱化學方程式 。

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

a．體系壓強保持不變

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1 mol SO2的同時生成1 molNO2

（2）工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇，該反應的熱化學方程式為：

CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H=－116kJ/mol

一定條件下在2L密閉容器中，將1 mol CO與3 mol H2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇。

① 2min時測得生成CH3OH 0.2mol，則0～2min的平均反應速率v(H2)＝ 。

②反應5min后達到平衡，若平衡后將容器的容積壓縮到原來的l/2，其他條件不變，對平衡體系產(chǎn)生的影響是 (填字母序號)。

a．c(H2)減少

b．正反應速率加快，逆反應速率減慢

c．CH3OH 的物質的量增加

d．重新平衡c(H2)/c(CH3OH)減小

（3）在密閉容器中充有1mol CO與2 mol H2，在催化劑作用下反應生成甲醇，CO的轉化率(α)與溫度(T)、壓強(P) 的關系如圖所示。

A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài)，則自反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間tA tC(填“>”、“<”或“=”)。

② 若A點時容器的體積為1 L，則該溫度下B的平衡常數(shù) KB= ，C點的平衡常數(shù)KC KB(填“<”、“>”或“=”)。

（4）下圖是MCFC燃料電池，它是以水煤氣（CO、H2）為燃料，一定比例Li2CO3和Na2CO3共熔混合物為電解質。A為電池的 極（選填“正”或“負”），寫出B極電極反應式 。

Answer 1

【答案】（1）① NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH＝－41.8kJ·mol–1（2分）②bd（2分）

（2）① 0.1mol·L-1·min-1 （2分）②cd （2分）（3）①＞（1分）②1（1分）＜（1分）

（4）負（1分）O2 + 4e－+2CO2 ＝ 2CO32－（2分）

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)蓋斯定律可知（①－②）÷2即得到NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g)，所以反應熱是（—196.6 kJ·mol―1＋113.0 kJ·mol―1）÷2＝－41.8 kJ·mol-1。

②在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)。a．反應前后體積不變，所以壓強不變，a錯誤； b．顏色深淺和濃度有關系，所以混合氣體顏色保持不變說明反應達到平衡狀態(tài)，b正確；c．SO3和NO的體積比始終保持1：1不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，c錯誤；d．每消耗1 mol SO2的同時生成1 molNO2，二者的反應速率的方向相反，且滿足速率之比是相應的化學計量數(shù)之比，說明反應達到平衡狀態(tài)，d正確，答案選bd。

（2）① 2min時測得生成CH3OH 0.2mol，則消耗氫氣是0.4mol，所以0～2min的平均反應速率v(H2)＝0.1mol·L-1·min-1 。

②反應5min后達到平衡，若平衡后將容器的容積壓縮到原來的l/2，壓強增大，平衡向正反應方向進行，a．c(H2)增大，a錯誤；b．正、逆反應速率均加快，b錯誤；c．CH3OH 的物質的量增加，c正確； d．重新平衡c(H2)/c(CH3OH)減小，d正確，答案選cd。

（3）①溫度越高，反應速率越快，到達平衡的時間越少，則A、C兩點到達平衡狀態(tài)所需的時間tA＞tC。

② CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

初起濃度（mol/L） 1 2 0

變化濃度（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡濃度（mol/L） 0.5 1 0.5

故K＝＝1

升高溫度轉化率降低，說明平衡向逆反應方向進行，所以平衡常數(shù)減小，即C點的平衡常數(shù)KC＜KB。

（4）A電解通入燃料，所以A為電池的負極。正極是氧氣得到電子，則B極電極反應式為O2 + 4e－+2CO2 ＝ 2CO32－。