【題目】磷及其化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。請回答下列問題:

(1)少量CO的存在會引起生產(chǎn)中催化劑中毒,常用SO2氧化CO,本身被還原為S。

已知:①C (s)+ 1/2O2(g)=CO (g)H1=-l26.4kJ·mol-1

②C(s)+O2(g) =CO2(g)H2=-393.5kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g)H3=-296.8kJ·mol-1

SO2氧化CO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式__________________________。

(2) CO可用于合成甲醇,反應(yīng)方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

CO轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示,該反應(yīng)H_____________0 (填“>”或“<”)

2中曲線I、II、III對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,則它們的大小關(guān)系為_____________________。

②一定條件下,將2molCO2molH2置于容積為2L固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),達到平衡時,COH2體積之比為2:1,則平衡常數(shù)K=_________________________。

(3)處理高濃度乙醛廢水的原理:2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH。使用惰性電極電解,以一定濃度的CH3CHO –Na2SO4溶液為電解貭溶液模擬工業(yè)處理,其裝置如圖3所示:

①電解過程中,兩極除分別生成乙酸和乙醇外,均產(chǎn)生無色氣體,陽極電極反應(yīng)分別:

4OH--4e-=O2↑+2H2O;_________________________________。

在實際處現(xiàn)過程中,陰極區(qū)乙醛的去除率可達60%。若在兩極區(qū)分別注入lm3乙醛的含量為300mg L-1的廢水,可得到乙醇_____________kg(結(jié)果保留2位小數(shù))。

【答案】 SO2(g) +2CO (g) =S(s)+2CO2(g)H=-237.4kJ ·mol-1 < K1>K2>K3 4.5L2·mol2 CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+ 0.19

【解析】試題分析:(1)根據(jù)蓋斯定律計算SO2CO反應(yīng)的焓變;(2)根據(jù)圖像可知隨溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率增大,平衡正向移動;n(H2)/n(CO)一定時,CO的轉(zhuǎn)化率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,轉(zhuǎn)化率高的平衡常數(shù)大;②利用三段式計算平衡常數(shù);(3)①陽極發(fā)生氧化反應(yīng),乙醛被氧化為乙酸,氫氧根離子被氧化為氧氣;②根據(jù)陰極反應(yīng)CH3CHO+2e+2H+=CH3CH2OH計算乙醇的質(zhì)量。

解析:(1)①C (s)+ 1/2O2(g)=CO (g)△H1=-l26.4kJ·mol-1

②C(s)+O2(g) =CO2(g)△H2=-393.5kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=-296.8kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律得,目標(biāo)方程式=②×2-①×2-③,ΔH=(-393.5kJ·mol-1)×2-(-126.4kJ/mol)×2-(-296.8kJ·mol-1)=-237.4kJ·mol-1,所以所求熱化學(xué)方程式為SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH=-237.4kJ·mol-1;(2)①由圖1可知,溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度,平衡逆向移動,正向是放熱反應(yīng),ΔH<0;n(H2)/n(CO)一定時,CO的轉(zhuǎn)化率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,轉(zhuǎn)化率高的平衡常數(shù)大,所以K1、K2、K3的大小關(guān)系為K1>K2>K3;

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

開始 1 1 0

轉(zhuǎn)化 x 2x x

平衡 1-x 1-2x x

根據(jù)題意(1-x):(1-2x)=2:1

x=

K= =4.5L2·mol2;

(3)①陽極發(fā)生氧化反應(yīng),乙醛被氧化為乙酸,氫氧根離子被氧化為氧氣,所以陽極電極反應(yīng)式除生成氧氣外,還有CH3CHO-2e+H2O═CH3COOH+2H+
②陰極反應(yīng)是CH3CHO+2e+2H+=CH3CH2OH,所以注入1m3乙醛的含量為300mg/L的廢水,陰極區(qū)乙醛的去除率可達60%,生成乙醇的質(zhì)量是1000L×300mg/L×60%×10-3g/mg÷44g/mol×46g/mol=188.2g=0.19kg

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