Question

【題目】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）△H 1 kJmol﹣1
CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H2 kJmol﹣1
H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H3 kJmol﹣1
則CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=kJmol﹣1 ．
（2）一定壓強下，在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO與2mol H2 ， 在催化劑作用下發生反應：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）△H，平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖1所示．

①下列說法正確的是
A．若容器內氣體密度恒定，反應達到平衡狀態
B．若容器內各氣體濃度恒定，反應達到平衡狀態
C．上述反應中，△H＞0
D．反應中，催化劑使平衡向正反應方向移動
②p2p1 （填“大于”、“小于”或“等于”）；
③100℃時，該反應的化學平衡常數K=；
（3）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．電解原理示意如圖2所示．請寫出開始時陽極反應的電極反應式

Answer 1

【答案】
（1）2△H3+△H2﹣△H1
（2）B；大于；4
（3）SO2﹣2e﹣+2H2O═SO42﹣+4H+；HSO3﹣+H2O﹣2e﹣=SO42﹣+3H+
【解析】解：（1）①CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H 1 kJmol﹣1②CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H2 kJmol﹣1
③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H3 kJmol﹣1
根據蓋斯定律2×③+②﹣①可得CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=2△H3+△H2﹣△H1；
所以答案是：）△H=2△H3+△H2﹣△H1；（2）①A．容器內混合氣體總質量不變，恒容氣體體積不變，則密度始終不變，故A錯誤；
B．容器內各氣體濃度恒定，反應達到平衡狀態，故B正確；
C．由圖1可知相同壓強下，溫度升高，CO的轉化率減小，反應逆向移動，正方向為放熱反應，故C錯誤；
D．催化劑不影響化學平衡，故D錯誤；
所以答案是：B；
②該反應是個氣體體積減小的反應，增大壓強，化學平衡正向移動，CO的轉化率增大，由圖1可知相同溫度下，p2時CO的轉化率大于的p1轉化率，故p2大于p1；
所以答案是：大于；
③在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO與2mol H2 ， 100℃時，該反應的CO的轉化率為0.5，列三段式，

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
c始：	0.5	1		0
c轉：	0.25	0.5		0.25
c平：	0.25	0.5		0.25

則化學平衡常數K= =4；
所以答案是：4；（3）①該原電池中，負極上失電子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合價升高，所以負極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，所以負極上的電極反應式為：SO2﹣2e﹣+2H2O═SO42﹣+4H+；
所以答案是：SO2﹣2e﹣+2H2O═SO42﹣+4H+；
②電解池中陽極和電源正極相連，失去電子，發生氧化反應，電解NaHSO3溶液可制得硫酸，硫的化合價升高，所以陽極是HSO3﹣溶液失去電子被氧化生成SO42﹣ ， 則陽極電極反應式是：HSO3﹣+H2O﹣2e﹣=SO42﹣+3H+；
所以答案是：HSO3﹣+H2O﹣2e﹣=SO42﹣+3H+ ．
【考點精析】利用化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．