Question

【題目】C、N、S的氧化物常會造成一些環境問題，科研工作者正在研究用各種化學方法來消除這些物質對環境的不利影響。

（1）研究減少CO2排放是一項重要課題。CO2經催化加氫可以生成低碳有機物，主要有以下反應：

反應Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.6 kJ/mol

反應Ⅱ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g) △H2＝＋23.4 kJ/mol

反應Ⅲ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H3

①△H3＝____kJ/mol。

②在恒定壓強、T1溫度下，將6 mol CO2和12 mol H2充入3 L的密閉容器中發生I、Ⅲ反應，5 min后反應達到平衡狀態，此時CH3OH(g) 物質的量為2mol，CH3OCH3(g)的物質的量為0.5mol；則T1溫度時反應I的平衡常數Kc的計算式為______。

③恒壓下將CO2和H2按體積比1：3混合，在不同催化劑作用下發生反應I和反應III，在相同的時間段內CH3OH的選擇性和產率隨溫度的變化如下圖 。其中：CH3OH的選擇性＝×100%

在上述條件下合成甲醇的工業條件是_____________。

A．210℃ B． 230℃ C．催化劑CZT D．催化劑CZ(Zr－1)T

（2）一定條件下，可以通過CO與SO2反應生成S和一種無毒的氣體，實現燃煤煙氣中硫的回收，寫出該反應的化學方程式___________。在不同條件下，向2L恒容密閉容器中通入2molCO和1molSO2，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示：

①圖中三組實驗從反應開始至達到平衡時，反應速率v(CO)最大的為_____（填序號）。

②與實驗a相比，c組改變的實驗條件可能是___________。

（3）“亞硫酸鹽法”吸收煙氣中的SO2。室溫條件下，將煙氣通入(NH4)2SO3溶液中，測得溶液pH與含硫組分物質的量分數的變化關系如圖所示，b點時溶液pH=7，則n(NH4+)：n(HSO3)=________。

（4）間接電化學法可除NO。其原理如圖所示，寫出電解池陰極的電極反應式（陰極室溶液呈酸性）_____。

Answer 1

【答案】－122.6 BD 2CO+SO2=S+2CO2 b 升高溫度 3:1 2HSO3+2e+2H+=S2O42+2H2O

【解析】

（1）①根據蓋斯定律計算；

② 容器保持恒壓，根據體積之比等于物質的量之比，計算平衡時的濃度及反應I的平衡常數Kc；

③根據圖像進行判斷；

（2）根據元素守恒，無毒的物質為二氧化碳；

①反應速率越快，達到平衡狀態所用的時間越短，根據圖像判斷；

②初始條件為恒容，c組實驗與b的初始壓強相同，達到平衡狀態時，c組使用時間長，則為溫度不相同；

（3）根據圖像可知，pH=7，根據溶液呈電中性計算；

（4）根據圖像可知，陰極上亞硫酸氫根離子得電子，生成S2O42，根據原子守恒，氫離子參與反應生成水。

（1）①根據蓋斯定律，反應I×2-反應II可得2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，則△H3＝－49.6×2-23.4=-122.6kJ/mol；

② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

反應：2 6 2 2

平衡： 2 2

2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)

反應：1 3 0.5 1.5

平衡： 0.5 1.5

則平衡時，n（CO2）=3mol，n（H2）=3mol，n（CH3OH）=2mol，n（CH3OCH3）=0.5mol，n（H2O）=3.5mol，容器保持恒壓，則平衡后的體積==2L，平衡時的濃度c（CO2）=1.5mol/L，c（H2）=1.5mol/L，c（CH3OH）=1mol/L， c（H2O）=1.75mol/L，反應I的平衡常數Kc的計算式=；

③根據圖像可知，選擇催化劑CZ(Zr－1)T、在230℃時產率最高，則合成甲醇的工業條件是BD；

（2）CO與SO2反應生成S和一種無毒的氣體，根據元素守恒，含C，無毒的物質為二氧化碳，則方程式為2CO+SO2=S+2CO2；

①反應速率越快，達到平衡狀態所用的時間越短，根據圖像可知，b達到平衡狀態時用的時間最短，則反應速率最快；

②初始條件為恒容，c組實驗與b的初始壓強相同，達到平衡狀態時，c組使用時間長，則為溫度不相同，c組改變的實驗條件為升高溫度；

（3）根據圖像可知，b點時，c(HSO3)= c(SO32)，pH=7，則c(H+)= c(OH)，根據溶液呈電中性，c（NH4+）+ c(H+)= c(HSO3)+2c(SO32)+c(OH)，c（NH4+）=3c(HSO3)，則n(NH4+)：n(HSO3)=3：1；

（4）根據圖像可知，陰極上亞硫酸氫根離子得電子，生成S2O42，根據原子守恒，氫離子參與反應生成水，則電極反應式為2HSO3+2e+2H+=S2O42+2H2O。