Question

燃煤能排放大量的CO、CO₂、SO₂，PM2.5（可入肺颗粒物）污染也跟冬季燃煤密切相关。SO₂、CO、CO₂也是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。

（1）如图所示，利用电化学原理将SO₂ 转化为重要化工原料C，若A为SO₂，B为O₂，则负极的电极反应式为：___________；

（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：CO₂＋3H₂CH₃OH＋H₂O

已知：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）△H＝－a kJ·mol^－1；

2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（g）△H＝－b kJ·mol^－1；

H₂O（g）＝H₂O（l）△H＝－c kJ·mol^－1；

CH₃OH（g）＝CH₃OH（l）△H＝－d kJ·mol^－1。

则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：____________________________；

（3）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组om]	温度℃	起始量/mol[	平衡量/mol	达到平衡所需 时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验2条件下平衡常数K＝________，该反应的ΔH________0 (填“＞”或“＜”)。

②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则b/a 的值______(填具体值或取值范围)。

③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂ 、H₂均为1mol，则此时V_逆    V_正（填“＜” ，“＞” ，“＝”）。

④判断该反应达到平衡的依据是________。

A．CO₂减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率相等    B．容器内气体压强保持不变

C．CO、H₂O、CO₂、H₂的浓度都相等       D．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

Answer

（1）SO2－2e－+2H2­O＝4H＋＋SO42-

（2）CH3OH（l）＋3/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O ΔH＝－（3/2b＋2c－a－d）kJ·mol－1

（3） ①1/6（或0.17） ΔH＜0 ② ＞1 ③ ＞ ④ A

【解析】

试题分析：（1）SO2在负极失去电子转化为SO42-，故其电极反应为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；

（2）已知：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－-a kJ•mol-1；

②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=-－b kJ•mol-1；

③H2O(g)═H2O(l) △ H=-－c kJ•mol-1；

④CH3OH(g)═CH3OH(l) △H=-－d kJ•mol-1，

根据盖斯定律，将②×3/2＋③×2－①－④得：CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

△H=3/2×△H2+2△H3－△H1－△H4=－(3/2b+2c-a-d)kJ•mol-1，所以CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为

CH3OH（l）＋3/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O ΔH＝－（3/2b＋2c－a－d）kJ·mol－1；

（3）①实验1中CO的转化率为×100%=40%，实验2中CO的转化率为×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热，实验2条件下平衡常数，需要列式计算平衡浓度；

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始浓度(mol/L) 0.5 1 0 0

转化浓度(mol/L) 0.2 0.2 0.2 0.2

平衡浓度(mol/L) 0.3 0.8 0.2 0.2

K===0.17；

②根据CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，增大水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，水蒸气的转化率减小，即a/b＜1，则b/a＞1；

③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，Qc=1＞K=0.17，反应向逆反应方向进行，即V正＜V逆；

④A、CO2减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率相等，表示V正=V逆，能够判断反应达到了平衡，A正确；B、该反应为气体体积不变的反应，容器内气体压强始终保持不变，不能判断反应达到了平衡，B错误；C、CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等，但不一定是不变的，则不能够判断反应达到了平衡，C错误；D、容器内气体的物质的量不变，气体的质量不变，容器中气体的平均相对分子质量始终不变，不能判断反应达到了平衡，D错误；答案选A。

考点：考查了化学平衡的移动和计算、盖斯定律的应用和热化学方程式的书写的相关知识。