Question

運用化學反應原理知識研究如何利用CO、SO₂等污染物有重要意義。
（1）用CO可以合成甲醇。已知：
CH₃OH(g)＋O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－764.5 kJ·mol^－1
CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1
H₂(g)＋O₂(g)=H₂O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1
則CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)　ΔH＝________kJ·mol^－1
（2）下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應的反應速率的是________(填寫序號)．
a．使用高效催化劑  b．降低反應溫度
c．增大體系壓強  d．不斷將CH₃OH從反應混合物中分離出來

（3）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，平衡轉化率與溫度、壓強的關系如右圖所示。
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的轉化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
（4）某科研小組用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________________。

Answer 1

（1）－90.1　（2）ac
（3）①小于　②(V/a)²　③增大
（4）①SO₂＋2H₂O－2e^－=4H^＋＋SO₄^2-
②HSO₃^-＋H₂O－2e^－=SO₄^2-＋3H^＋

試題分析：（1）①CH₃OH(g)＋O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－764.5 kJ·mol^－1;②CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1;③H₂(g)＋O₂(g)=H₂O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1;根據蓋斯定律，③*2+②-①可得則CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)　ΔH＝－90.1kJ·mol^－1。（2）下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應的反應速率的是a．使用高效催化劑 c．增大體系壓強 都能使反應速率加快。：（2）①由圖可知，壓強不變，溫度越高CO的轉化率越低，故溫度升高平衡向逆反應方向移動，升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，所以正反應為放熱反應，即△H＜0，故答案為：＜。 ②100℃，平衡時CO的轉化率為0.5，所以參加反應的CO的物質的量為0.5amol。   對于反應   CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）；
開始（mol）：a       2a                0      
變化（mol）：0.5a     a                 0.5a
平衡（mol）：0.5a     a                 0.5a
所以平衡時
100℃時該反應的平衡常數。③溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴大1倍，平衡后增大壓強，再壓縮恢復到原來體積，增大壓強平衡向體積減小的方向移動．該反應為氣體體積減小的反應，故向正反應移動，CO轉化率增大。平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變。故答案為：增大；不變。①請寫出該電池的負極是失電子的反應，電極反應式SO₂＋2H₂O－2e^－=4H^＋＋SO₄^2-。②陽極反應是失電子的，元素的化合價升高，根據介質，其電極反應式HSO₃^-＋H₂O－2e^－=SO₄^2-＋3H^＋。