Question

【题目】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=-764．5kJmol-1；

CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283．0kJmol-1；

H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285．8kJmol-1；

则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=___________kJmol-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

【答案】-90.1 ac 小于 ()2 向左 O2＋2H2O-2e- = 4H＋＋SO42－ 3.1×10-4mol/L 2NaHSO3+H2ONa2SO3+H2SO4+H2↑

【解析】

（1）由盖斯定律进行分析计算；

（2）增大浓度、温度，使用催化剂均可加快反应速率；

（3）①相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大；

②根据三段式进行计算，根据化学平衡常数K= 进行计算；

③根据Qc与K比较，判断反应进行的方向；

（4）用SO2和H2O来制备硫酸，负极上二氧化硫失去电子生成硫酸；

（5）若混合前Na2SO3溶液的浓度为2×10-3molL-1，等体积混合后浓度为10-3molL-1，结合Ksp计算；由图可知电解产物，以此书写电解方程式。

（1）①CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-764.5kJmol-1；②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJmol-1；③H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJmol-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↑。