研究NO2、SO2 、CO等大氣污染氣體的測(cè)量及處理具有重要意義。
(1)I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化,常用于定量測(cè)定CO的含量。已知:
2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s) △H=-75.56 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol-1
寫出CO(g)與I2O5(s)反應(yīng)生成I2(s)和CO2(g)的熱化學(xué)方程式: 。
(2)一定條件下,NO2與SO2反應(yīng)生成SO3和NO兩種氣體:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)將體積比為1∶2的NO2、SO2氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。
a.體系壓強(qiáng)保持不變
b.混合氣體顏色保持不變
c.SO3和NO的體積比保持不變
d.每消耗1molSO2的同時(shí)生成1molNO
測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1∶6,則平衡常數(shù)K= 。
(3)從脫硝、脫硫后的煙氣中獲取二氧化碳,用二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為:CO2 (g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H3
①取五份等體體積CO2和H2的的混合氣體 (物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH) 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)的△H3 0(填“>”、“<”或“=”)。
②在容積為1L的恒溫密閉容器中充入1molCO2和3molH2,進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如下左圖所示。若在上述平衡體系中再充0.5molCO2和1.5mol水蒸氣(保持溫度不變),則此平衡將 移動(dòng)(填“向正反應(yīng)方向”、“不”或“逆反應(yīng)方向”)。
③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如上右圖所示。其工作時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式可表示為 。
(1)5CO(g)+I2O5(s)=5CO2(g)+I2(s) △H=-1377.22kJ/mol
(2)b 2.67或8/3 (3)①< ②不 ③CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)反應(yīng)①2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s) △H=-75.56 kJ·mol-1、②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol-1并依據(jù)蓋斯定律可知,(②×5-①)÷2即得到反應(yīng)5CO(g)+I2O5(s)=5CO2(g)+I2(s),所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=(-566.0 kJ/mol×5+75.56 kJ/mol)÷2=-1377.22kJ/mol。
(2)在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),故體系的壓強(qiáng)保持不變,故a不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài);顏色深淺和濃度有關(guān)系,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,NO2的濃度減小,顏色變淺,故b可以說明反應(yīng)已達(dá)平衡;SO3和NO都是生成物,比例保持1:1,故c不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù);根據(jù)方程式可知,每消耗1molSO2的同時(shí)一定生成1molNO ,即d中所述的兩個(gè)速率方向相同,不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù),所以正確的答案選b。反應(yīng)前后體積不變,因此可以用物質(zhì)的量表示濃度計(jì)算平衡常數(shù),則
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
起始量(mol) n 2n 0 0
轉(zhuǎn)化量(mol) x x x x
平衡量(mol) n-x 2n-x x x
則根據(jù)平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1∶6可知6×(n-x)=2n-x
解得x=0.8n
所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===
(3)①由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡,達(dá)平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行,升高溫度平衡向吸熱方向進(jìn)行,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H3<0。
②根據(jù)圖像可知,平衡時(shí)甲醇的濃度是0.75mol/L,則根據(jù)反應(yīng)方程式CO2 (g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)可知,消耗CO2和氫氣的濃度分別是0.75mol/L和2.25mol/L,生成水蒸氣的濃度是0.75mol/L。則平衡時(shí)CO2和氫氣的濃度分別是1mol/L-0.75mol/L=0.25mol/L、3mol/L-2.25mol/L=0.75mol,所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===。若在上述平衡體系中再充0.5molCO2和1.5mol水蒸氣(保持溫度不變),則此時(shí)濃度商為==,所以此平衡將不移動(dòng)。
③原電池中正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),因此氧氣在正極通入,氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水,電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O。負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),因此甲醇在負(fù)極通入,電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2。
考點(diǎn):考查反應(yīng)熱的計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)計(jì)算和應(yīng)用、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響以及電極反應(yīng)式的書寫等
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
催化劑 | △ |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
物質(zhì) | CO | H2 | CH3OH |
濃度(mol?L-1) | 0.9 | 1.0 | 0.6 |
2 |
3 |
2 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
催化劑 |
加熱 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
催化劑 | 加熱 |
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