Question

【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、CO、SO2等氣體，嚴(yán)重污染空氣。對廢氣進(jìn)行處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。

Ⅰ.CO可用于合成甲醇

（1）已知CO、H2、CH3OH(g)的燃燒熱△H分別為：-283.0kJ／mol、-285.8 kJ/mol、-764.5kJ/mol，則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H=________。

（2）將lmolCO和2molH2充入密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)。其他條件相同時(shí)．CO的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)（P）和溫度（T）的關(guān)系如圖所示。

① A、B兩點(diǎn)CH3OH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（A）_____ω（B ）（填“>”、“<”或“=”）。

② C、D兩點(diǎn)的逆反應(yīng)速率：v(C)_____v(D)（同上）。

③ 200℃ 時(shí)，測得E點(diǎn)的容器容積為10L。該溫度下，反應(yīng)的平街常數(shù)K=_______；保持溫度和容積不變，再向容器中充入lmolCO、lmolH2和xmolCH3OH時(shí)，若使v正＞v逆，則x的取值范圍為________。

Ⅱ. CO2的綜合利用

（3）CO2轉(zhuǎn)化為甲醇有廣泛應(yīng)用前景。T℃時(shí)，在容積為lL的恒容密閉容器中，充入lmolCO2和3molH2,發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0，達(dá)到平衡狀態(tài),其它條件不變，下列措施中能使增大的是______（填選項(xiàng)字母）。

A．升高溫度 B．再充入1molCH3OH(g)和1molH2O(g)

C．加入催化劑 D．再充入一定量H2O

Ⅲ.（4）如圖電解裝置可將霧霾中的NO、SO2分別轉(zhuǎn)化為NH4+和SO42-。物質(zhì)A的化學(xué)式為_____，陰極的電極反應(yīng)式是_____________。

Answer 1

【答案】 -90.1 kJmol-1 > > 2500 0≤x<58 B H2SO4 NO+6H++5e－=NH4++H2O

【解析】試題分析：本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡圖像的分析，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用，外界條件對化學(xué)平衡的影響，電解原理的應(yīng)用。

I.（1）根據(jù)CO、H2、CH3OH(g)的燃燒熱可寫出三個(gè)熱化學(xué)方程式：

CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g） ΔH=-283.0kJ／mol（①式）

H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l） ΔH=-285.8 kJ/mol（②式）

CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） ΔH=-764.5kJ/mol（③式）

應(yīng)用蓋斯定律，將①式+②式2-③式得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H=（-283.0kJ/mol）+（-285.8kJ/mol）2-（-764.5kJ/mol）=-90.1kJ/mol。

（2）①A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同，溫度A低于B，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，則ω（A）ω（B）。

②C、D兩點(diǎn)溫度相同，壓強(qiáng)C大于D，對有氣體參加的反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快，則C、D兩點(diǎn)的逆反應(yīng)速率υ（C）υ（D）。

③由圖知E點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為80%，用三段式

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

n（起始）（mol） 1 2 0

n（轉(zhuǎn)化）（mol） 0.8 1.6 0.8

n（平衡）（mol） 0.2 0.4 0.8

E點(diǎn)的容器容積為10L，平衡時(shí)CO、H2、CH3OH（g）的濃度依次為0.02mol/L、0.04mol/L、0.08mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c[CH3OH（g）]/[c（CO）·c2（H2）]= =2500。保持溫度和容積不變，再向容器中充入lmolCO、lmolH2和xmolCH3OH時(shí)，若使υ正＞υ逆，即濃度商小于K， 2500，解得x58，x取值范圍為0x58。

II.（3）A項(xiàng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)， 減��；B項(xiàng)，再充入1molCH3OH(g)和1molH2O(g)用一邊倒極限換算后等效于再充入1molCO2和3molH2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)， 增大；C項(xiàng)，加入催化劑，化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)， 不變；D項(xiàng)，再充入一定量的H2O，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)， 減��；答案選B。

III.（4）霧霾中的NO、SO2分別轉(zhuǎn)化為NH4+和SO42-，反應(yīng)的方程式為NO+SO2NH4++SO42-，N的化合價(jià)由+2價(jià)降至-3價(jià)，S的化合價(jià)由+4價(jià)升至+6價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等配平為2NO+5SO22NH4++5SO42-，結(jié)合原子守恒和電荷守恒得2NO+5SO2+8H2O2NH4++5SO42-+8H+，物質(zhì)A的化學(xué)式為H2SO4。由裝置圖知，NO通入陰極上，陰極電極反應(yīng)式為NO+6H++5e－=NH4++H2O。