Question

运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO₂等有重要意义。

（1）用CO可以合成甲醇，已知：

CH₃OH(g)+O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)△H=-764．5kJ•mol^-1；

CO(g)+O₂(g)=CO₂(g)△H=-283．0kJ•mol^-1；

H₂(g)+O₂(g)=H₂O(l)△H=-285．8kJ•mol^-1；

则CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)△H=___________kJ•mol^-1．

（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是___________(填写序号)．

a．使用催化剂；b．降低反应温度；

c．增大体系压强；d．不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来；

（3）在一定压强下，容积为VL的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醛，平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示．

①P₁___________P₂(填“大于”、“小于”或“等于”)；

②100℃时，该反应的化学平衡常数K=___________；

③100℃，达到平衡后，保持压强P₁不变的情况下，向容器中通入CO、 H₂、CH₃OH各0．5amol，则平衡___________(填“向左”“不”或“想右”)移动

（4）利用原电池原理，用SO₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触，请写出该电池的负极的电极反应式___________；

（5）CaSO₃溶液与CaC1₂溶液混合会生成难溶的CaSO₃(Ksp=3．1×10^-7)，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂SO₃溶液混合，若混合前Na₂SO₃溶液的浓度为2×10^-3mol/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为___________。用CaSO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₂溶液，然后电解该溶液，电解原理示意图如下图所示。请写出该电解池发生反应的化学方程式___________。

Answer

（1）-90．1（2）ac

（3）①小于；②()2；③向左；

（4）SO2＋2H2O-2e- = 4H＋＋SO42－；

（5）3.1×10-4mol/L；2NaHSO3+H2ONa2SO3+H2SO4+H2↑；

【解析】

试题分析：（1）用CO可以合成甲醇，已知：

①CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.5kJ•mol-1；

②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1；

③H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1；

由盖斯定律可知，②+③×2-①得到CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

△H=-283.0kJ/mol-285.8kJ/mol×2+764.5kJ/mol=-90.1kJ/mol，故答案为：90.1；

（2）温度越高、压强越大，使用催化剂都可使反应速率增大，降低温度反应速率减慢，从体系中分离出甲醇，相当于减少浓度，反应速率减慢，故答案为：ac；

（3）①由图1可知，温度相同时，在压强为P2时平衡时CO的转化率高，由反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知压强越大，

越有利于平衡向正反应进行，故压强P1＜P2，

故答案为：小于；

②由于平衡常数与压强没有关系，所以根据图象可知，在100℃P1时，CO的转化率是0.5，则

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

起始浓度(mol/L) 0

转化浓度(mol/L)

平衡浓度(mol/L)

所以平衡常数K==()2，故答案为：()2；

③100℃，达到平衡后，保持压强P1不变的情况下，向容器中通入CO、 H2、CH3OH各0．5amol，此时Qc==()2＞K，平衡向左移动，故答案为：向左；

（4）①该原电池中，负极上失电子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合价升高，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，所以负极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，故答案为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；

（5）根据CaSO3的Ksp=3．1×10-7，生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为=3.1×10-4mol/L，电解池中阳极和电源正极相连，失去电子，发生氧化反应，电解NaHSO3溶液可制得硫酸，硫的化合价升高，所以阳极是HSO3-溶液失去电子被氧化生成SO42-，则阳极电极反应式是：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+，阴极是溶液中的氢离子放电生成氢气，电解时的总反应为2NaHSO3+H2ONa2SO3+H2SO4+H2↑。

考点：考查了热化学方程式的书写、电解原理、化学平衡的计算等相关知识。