Question

【题目】燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2，PM2.5(可入肺颗粒物)。污染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）工业上可用CO2和H2反应合成甲醇。已知25°C、101 kPa下：

H2(g)+1/2O2(g)=H2O (g) △H1=—242kJ/mol

CH3OH+3/2O2(g) =CO2(g)+2H2O △H2=—676kJ/mol

写出CO2与H2反应生成CH3OH(g)与H2O (g)的热化学方程式_________________。

（2）工业上还可以通过下列反应制备甲醇：CO (g) +2H2 (g)CH3OH (g)。在一容积可变的密闭容器中充入l0molCO和20molH2，CO的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示。

①下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是____（填字母）。

a. H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍

b．H2的体积分数不再改变

c．体系中H2的转化率和CO的转化率相等

d．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

②比较A、B两点压强大小PA____PB（填“>”“<”或“=’’）。

③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L。如果反应开始时仍充入10 mol CO和20molH2，则在平衡状态B时容器的体积V(B）=________L。

（3）SO2在一定条件下可与氧气构成原电池。下图是利用该电池在铁表面镀铜的装置示意图：

① 该电池的负极反应：___________________；

②当甲中消耗2.24LO2（标准状况）时，乙中a极增重____g。

Answer 1

【答案】 CO2(g)＋3H2(g) ＝CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－50 kJ/mol ac ＜ 4 SO2－2e－+2H2O＝4H＋＋SO42- 12.8

【解析】（1）①H2(g)+1/2O2(g)=H2O (g) △H1=—242kJ/mol ，②CH3OH+3/2O2(g) =CO2(g)+2H2O △H2=—676kJ/mol，将方程式3①-②得CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=3×（-242kJ/mol）-（-676kJ/mol）=-50kJ/mol；CO2与H2反应生成CH3OH(g)与H2O (g)的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-50kJ/mol

（2）①a. H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍，说明正逆反应速率相等，但方向相同，则不能说明达到化学平衡状态，a选；

b．H2的体积分数不再改变，说明H2 的浓度不再改变，说明达到化学平衡状态，b不选；

c．体系中H2的转化率和CO的转化率相等，不能说明达到化学平衡状态，c选；

d．由于该反应是个反应前后气体体积不等的反应，如果反应未达到平衡，则气体的物质的量就会发生改变，混合气体的平均相对分子质量也就会随着改变。若容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变，则气体的物质的量不变。故反应达到平衡状态。d不选。所以选ac。

②T1时，由A到B，CO的平衡转化率增大，平衡正向移动，向体积减小的方向移动，故A、B两点压强大小PA<PB。

③若密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH2，当达到平衡状态A 时，CO的转化率为0.5，此时各物质的物质的量为CO为5mol；H2为10mol; CH3OH为5mol。n(气体)=20mol,容器的体积为20 L。如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H2，在达到平衡状态B时CO的转化率为0.8，则此时各物质的物质的量为CO为2mol,H2为4mol, CH3OH为8mol。n(气体)=14mol。由于A、B是在相同温度下程度的。所以化学平衡常数不变设第二次达到平衡时容器的体积为V。则，解得v=4（L）

（3）①甲池为原电池，是燃料电池，SO2作为负极材料，失去电子，电极反应式为：SO2－2e－+2H2O＝4H＋＋SO42- ，正极为O2，燃料电池中正极反应为O2+2H++4e-=2H2O，②乙池是电解池，a极接燃料电池的负极，故a极为电解池阴极，Cu2+放电，电极反应式：Cu2+ +2 e- = Cu，根据O2+2H++4e-=2H2O，Cu2+ +2 e- = Cu，可得O2－4e-－2Cu，得甲中消耗2.24LO2（标准状况），即0.1mol时，转移电子数为4mol，乙中a极析出Cu为增重12.8g。