Question

【題目】環境污染影響人類生存，治理污染是化學工作者研究的重要課題。

（1）可用CO與H2合成甲醇(CH3OH)，己知CO、CH3OH(l)、H2的燃燒熱分別為:a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1，請寫出合成CH3OH(l)的熱化學方程式：___________________________________。

（2）反應：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)在容積固定的密閉容器中進行，其平衡常數K與溫度T的關系如圖所示。

①該反應是________（填“吸熱”或“放熱”）反應。

②一定條件下，下列能說明該反應達到平衡狀態的是__________

a.混合氣體的密度不再變化 b.容器內壓強不再變化

c. v(CO2)=v(CO) d. CO在混合氣中的質量分數保持不變

③寫出該反應的平衡常數表達式______________________________________；T1溫度下，加入FeO和CO反應達平衡時CO的轉化率為 ________________________________。

（3）①把含二氧化硫的工業煙氣通入含Cr2O72-和Cr3+的酸性電鍍廢液中（Cr2O72-被還原為Cr3+，Cr3+能水解），寫出該反應的離子方程式：_________________________。

②反應一段時間后開始出現Cr(OH)3沉淀，用必要的離子方程式和文字，表述產生沉淀的原因：____________________________________。

Answer 1

【答案】 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-(a+2c-b)KJ·mol-1 放熱 ad K=[CO2]/[CO] 33.3% 3SO2+Cr2O72-+2H+=3SO42-+2Cr3++H2O Cr3+在水溶液中存在Cr3++3H2O Cr(OH)3+3H+、上述反應消耗了H+,使上述平衡正向移動，產生Cr(OH)3沉淀

【解析】（1）己知CO、CH3OH(l)、H2的燃燒熱分別為:a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1，則有：

①H2(g)＋O2(g)=H2O(l) ΔH1＝－c kJ·mol－1

②CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH2＝－a kJ·mol－1

③CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－b kJ·mol－1

根據蓋斯定律由①×2+②－③得： CO(g)＋2H2(g)= CH3OH(l) ΔH＝2ΔH1+ΔH2-ΔH3＝（－2c-a+b）kJ·mol－1＝(b-2c-a) kJ·mol－1；（2）①根據圖中信息可知，隨著溫度的升高，K值減小，則反應向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，則正反應為放熱反應；②反應FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) 在容積固定的密閉容器中進行，a.正反應為氣體質量增大的方向，混合氣體的密度不再變化，證明各氣體的量保持不變，達到平衡狀態；b.該反應是氣體體積不變的反應，容器內壓強始終不變，壓強不變時不一定達到平衡狀態；c. v(CO2)=v(CO)，沒有說明正反應速率還是逆反應速率，無法確定，不一定達平衡狀態；d. CO在混合氣中的質量分數保持不變，說明已達平衡狀態；故答案選ad；③該反應的平衡常數表達式為K=；T1溫度下，加入FeO和CO反應達平衡時K=0.5，設CO的轉化率為x，則：

FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)

開始時的濃度/mol/L 1 0

改變的濃度/mol/L x x

平衡時的濃度/mol/L 1-x x

K===0.5，解得x=33.3%；

（3）①二氧化硫與Cr2O72-反應，Cr2O72-被還原為Cr3+，二氧化硫被氧化為硫酸根離子，則反應的離子方程式為：3SO2+Cr2O72-+2H+=3SO42-+2Cr3++H2O；②反應一段時間后開始出現Cr(OH)3沉淀的原因：Cr3+在水溶液中存在Cr3++3H2O Cr(OH)3+3H+、上述反應消耗了H+,使上述平衡正向移動，產生Cr(OH)3沉淀。