Question

Ⅰ．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO₂（g）+O₂ （g） 2SO₃（g）△H＜0
（1）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO₂、O₂、SO₃物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是

15～20min和25～30min

．
（2）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是

增加了O₂的量

（用文字表达）；10min到15min的曲线变化的原因可能是

AB

（填写编号）．
A．加了催化剂   B．缩小容器体积   C．降低温度   D．增加SO₃的物质的量
（3）下列是某研究机构的研究成果．硫酸工业的原料气是二氧化硫、氧气及大量的氮气，根据下列两幅图表，解读正确的选项是

AB

（填写字母序号）

A．SO₂浓度高大，生产工艺复杂，生产成本反而会增加
B．生成规模大，气体用量多，生产成本就越低
C．SO₂转化率越大，生产成本越低
D．适量加入催化剂，可大大提高SO₂的转化率
Ⅱ．水煤气 （主要成分：CO、H₂ ） 是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得．己知：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）△H=+131.3kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
H₂ （g）+

1

2

O₂ （g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1
H₂ （g）+

1

2

O₂ （g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1
（1）由CO、H₂在一定条件下可获得汽油的替代品--甲醇，甲醇的燃烧热为-726.5kJ/mol，试写出由CO、H₂生成甲醇的热化学方程式

CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-128.1kJ?mol^-1

．
（2）甲醇-NaOH溶液-空气燃料电池已广泛的应用，试写出其负极的电极反应式

CH₃OH-6e+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）当反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度不随时间的变化而变化；
（2）反应进行至20min时，氧气的物质的量增加，二氧化硫的减少，三氧化硫的增加；10min到15min的时间段，化学反应速率加快，二氧化硫和氧气的量减小，三氧化硫的量增加；
（3）根据图中的内容以及催化剂的作用来回答；
Ⅱ、（1）根据燃烧热的概念以及盖斯定律来回答；
（2）在燃料电池中，负极发生的是燃料失电子的氧化反应．

解答：解：Ⅰ．（1）根据图象所示信息，15～20min和25～30min，各组分的浓度不随时间的变化而变化，反应达到化学平衡状态，故答案为：15～20min和25～30min；
（2）根据图象所示信息，反应进行至20min时，氧气的物质的量增加，二氧化硫的减少，三氧化硫的增加，可以推断是增加了O₂的量，10min到15min的时间段，化学反应速率加快，可以是加了催化剂或者是增大压强，或缩小容器体积，故答案为：增加了O₂的量；AB；
（3）A、根据图1可以看出SO₂浓度越大，生产成本会增加，故A正确；
B．根据图1可以看出：气体用量多，生产成本就越低，故B正确；
C．根据图1可以看出：SO₂转化率越大，生产成本越高，故C错误；
D．适量加入催化剂，只能加快反应速率，不会提高SO₂的转化率，故D错误．
故选：AB；
II．（1）根据甲醇燃烧热的含义，得出：CH₄O（l）+

3

2

O₂=CO₂（g）+H₂O（l），△H=-726.5kJ/mol，
所以a、CO₂（g）+H₂O（l）=CH₄O（l）+

3

2

O₂，△Ha=726.5kJ/mol，
b、2H₂ （g）+O₂ （g）=2H₂O （l）△Hb=-571.6kJ?mol^-1，
c、CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂ （g）△Hc=-283.0kJ?mol^-1，
根据盖斯定律可知反应CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）可以看成是a、b、c的和，
所以该反应的焓变△H=△Ha+△Hb+△Hc=-128.1 kJ?mol^-1，
所以CO（g）+2H₂（g）=-CH₃OH（l）△H=-128.1 kJ?mol^-1，故答案为：CO（g）+2H₂（g）=-CH₃OH（l）△H=-128.1 kJ?mol^-1；
（2）在燃料电池中，负极发生的是燃料甲醇失电子的氧化反应，在碱性环境下，即CH₃OH-6e+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₃OH-6e+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

点评：本题考查学生有关化学反应速率、化学反应限度以及热化学的有关知识，可以根据所学知识进行回答，难度较大．