Question

【題目】 運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮、硫的化合物的反應(yīng)對(duì)緩解環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重要意義。

(1)有科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，用CO2和H2在210~ 290℃， 催化劑條件下可轉(zhuǎn)化生成甲醇蒸汽和水蒸氣。230℃，向容器中投入0.5mol CO2和1.5mol H2.當(dāng)CO2平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)80%時(shí)放出的熱量為19. 6kJ，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式∶___________。

(2)在2L密閉容器中，起始投人4mol CO和6mol H2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，平衡時(shí)僅改變溫度測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示∶ (已知：T1＜T2)

溫度/℃	平衡時(shí)CH3OH的物質(zhì)的量/ mol	化學(xué)平衡常數(shù)
T1	2.6	K1
T2	2.0	K2

①則K1_______(填“＞”“＜”或“=”) K2，原因是_________________。

②在T2下，經(jīng)過10s達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，則0~ 10s內(nèi)H2的平均速率v(H2)為_______，若維持條件不變?cè)傧蛉萜髦谐淙?/span>CO、H2和CH3OH各1mol，則v正_________(填“＞”“＜”或“=”)v逆。

(3)某科研小組設(shè)計(jì)的一個(gè)氮氧化物原電池 ，兩邊的陰影部分為 a、b惰性電極，分別用導(dǎo)線與燒杯的m、n惰性電極相連接，工作原理如圖：

①b極的電極反應(yīng)式為_______________________。

②當(dāng)有0.2mol O2-通過固體電解質(zhì)時(shí)，則燒杯中m處的產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________。

(4)處理煙氣中SO2，也可采用堿液吸收法，已知25°C時(shí)，K(NH3 H2O)=1.8×10-5； Kcp(CaSO4)=7.1×10-5.

第1步∶用過量的濃氨水吸收SO2，并在空氣中氧化；

第2步∶加入石灰水，發(fā)生反應(yīng)K。計(jì)算第2步中反應(yīng)的K=_____________(列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】 ＞ 溫度升高，n(CH3OH)減小，平衡逆向移動(dòng)，H＜0，溫度升高K減小 0.2mol(Ls) ＜ 0.1mol

【解析】

根據(jù)物質(zhì)的量與焓變的關(guān)系，換算成1mol二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)放出的熱量，注意水為氣體，寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。溫度越高，甲醇的物質(zhì)的量越小，平衡逆向移動(dòng)，△H＜0，從而比較出K的大小。列出三段式，根據(jù)平均速率公式v進(jìn)行計(jì)算，用Qc和K值的大小判斷平衡移動(dòng)的方向。根據(jù)化合價(jià)的變化，判斷出正負(fù)極，根據(jù)電極反應(yīng)計(jì)算出m處的產(chǎn)物的物質(zhì)的量。根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)、電離平衡常數(shù)、溶度積進(jìn)行計(jì)算。

(1)發(fā)生反應(yīng)∶，已知，0.5mol CO2轉(zhuǎn)化率達(dá)80%時(shí)放熱19.6kJ，即0.5mol×80%=0.4mol，0.4mol CO2放熱19.6kJ，計(jì)算lmol二氧化碳發(fā)生反應(yīng)放出的熱量為49kJ，從而確定△H，寫出熱化學(xué)方程式為：；

(2)①已知：T1＜T2，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，溫度升高，n(CH3OH)在減小，平衡逆向移動(dòng)，△H＜0，溫度升高K在減小，K1＞K2；

②在T2下，經(jīng)過l0s達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。根據(jù)“三段式”∶

則0~10s內(nèi)H2的平均速率，

若再同時(shí)增加各物質(zhì)的量為1mol

K，

Qc＜K， 平衡正向移動(dòng)，v正＞v逆；

(3)①如圖所示，氧氣在電極a由0價(jià)變?yōu)?/span>-2價(jià)，化合價(jià)降低得電子，a為正極，b極中NO變?yōu)?/span>NO2，氨的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?/span>+4價(jià)，化合價(jià)升高失電子，b為負(fù)極，電極反應(yīng)式為；

②根據(jù)： ，當(dāng)有0.2molO2-通過固體電解質(zhì)時(shí)，轉(zhuǎn)移0.4mol電子。原電池正極與電解池陽極相連，a為正極，m為陽極，電解池中，水在陽極失電子，電極反應(yīng)式為，根據(jù)電極式，轉(zhuǎn)移0.4mol電子生成0.1mol O2；

(4)根據(jù)Kb=，Ksp=c(Ca2+) c(SO42-)，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)

。