Question

【題目】CO、SO2是主要的大氣污染氣體，利用化學反應(yīng)原理是治理污染的重要方法．

Ⅰ．甲醇可以補充和部分替代石油燃料，緩解能源緊張，利用CO可以合成甲醇．

（1）已知：CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g)ΔH1=-283.0kJ·mol－1

H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol－1

CH3OH(g)+3/2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-764.6 kJ·mol－1

請寫出CO與H2合成甲醇蒸汽的熱化學方程式____________________

（2）一定條件下，在溶劑為VL的密閉容器中充入a molCO與2a molH2合成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示．

①該反應(yīng)在A點的平衡常數(shù)K=_________________(用a和V表示)

②下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是_____

A.v(CO)=v(H2) B.混合氣體的密度不變

C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變 D. c(CO)=c(H2)

③寫出能增大v(CO)又能提高CO轉(zhuǎn)化率的一項措施_____________________________

Ⅱ．某學習小組以SO2為原料，采用電化學方法制取硫酸。

（3）原電池原理：該小組設(shè)計的原理示意圖如左下圖，寫出該電池負極的電極反應(yīng)式______。

（4）電解原理：該小組用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后電解該溶液制得了硫酸。原理如圖，寫出開始電解時陽極的電極反應(yīng)式________________。

（5）已知25℃時由Na2SO3和NaHSO3形成的混合溶液恰好呈中性，則該混合溶液中各離子濃度的大小順序為________________________________(已知25℃時，H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka1=1×10-2，Ka2=1×10-7)

Answer 1

【答案】CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)△H=-90.1 kJ/molC壓縮容器體積或增大體系壓強SO2-2e-+2H2O==SO42-+4H+HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+c(Na+)> c(HSO3-)= c(SO32-)> c(OH-)= c(H+)

【解析】

(1) ①CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g)ΔH1=-283.0kJ·mol－1，②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol－1，③CH3OH(g)+3/2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-764.6 kJ·mol－1，由蓋斯定律分析，①+②×2-③得

CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)△H=（-283.0-285.8×2+764.5）=-90.1 kJ/mol .

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

起始a 2a 0

改變0.75a 1.5a 0.75a

平衡 0.25a 0.5a 0.75a

平衡常數(shù)K= = = 。 (3) A.v(CO)=v(H2) 中不能反映正逆反應(yīng)速率的關(guān)系，不能確定平衡狀態(tài)，故錯誤；B.反應(yīng)體系都為氣體，在體積不變的情況下，混合氣體的密度始終不變，故不能說明反應(yīng)到平衡，故錯誤；C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量=混合氣體的總質(zhì)量/混合氣體的總物質(zhì)的量，因為混合氣體的總質(zhì)量不變，但是混合氣體的物質(zhì)的量隨著時間改變而改變，所以當混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，可以說明反應(yīng)到平衡，故正確； D. c(CO)=c(H2)不能說明反應(yīng)到平衡，故錯誤。故選C。 (4) 壓縮容器體積或增大體系壓強能增大v(CO)又能提高CO轉(zhuǎn)化率。 (5)該原電池中，負極上失去電子被氧化，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，二氧化硫失去電子和水反應(yīng)生成硫酸，電極反應(yīng)為 SO2-2e-+2H2O==SO42-+4H+。 (6)電解池中陽極和電源的正極相連，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解亞硫酸氫鈉溶液可制得硫酸，硫的化合價升高，所以陽極室亞硫酸氫根離子溶液失去電子被氧化生成硫酸根離子，電極反應(yīng)為：HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+ 。 (7) 已知25℃時，H2SO3的電離平衡常數(shù)Ka1=1×10-2，Ka2=1×10-7，可知亞硫酸根離子的水解常數(shù)為，可知亞硫酸鈉的水解和亞硫酸氫鈉的電離程度相等，則知道由亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉形成的混合溶液恰好呈中性，可知亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子濃度相等，則溶液中的離子濃度關(guān)系為： c(Na+)> c(HSO3-)= c(SO32-)> c(OH-)= c(H+)。