Question

【题目】CO、SO2是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法．

Ⅰ．甲醇可以补充和部分替代石油燃料，缓解能源紧张，利用CO可以合成甲醇．

（1）已知：CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g)ΔH1=-283.0kJ·mol－1

H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol－1

CH3OH(g)+3/2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-764.6 kJ·mol－1

请写出CO与H2合成甲醇蒸汽的热化学方程式____________________

（2）一定条件下，在溶剂为VL的密闭容器中充入a molCO与2a molH2合成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．

①该反应在A点的平衡常数K=_________________(用a和V表示)

②下列能说明反应达到平衡状态的是_____

A.v(CO)=v(H2) B.混合气体的密度不变

C.混合气体的平均相对分子质量不变 D. c(CO)=c(H2)

③写出能增大v(CO)又能提高CO转化率的一项措施_____________________________

Ⅱ．某学习小组以SO2为原料，采用电化学方法制取硫酸。

（3）原电池原理：该小组设计的原理示意图如左下图，写出该电池负极的电极反应式______。

（4）电解原理：该小组用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后电解该溶液制得了硫酸。原理如图，写出开始电解时阳极的电极反应式________________。

（5）已知25℃时由Na2SO3和NaHSO3形成的混合溶液恰好呈中性，则该混合溶液中各离子浓度的大小顺序为________________________________(已知25℃时，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2，Ka2=1×10-7)

Answer 1

【答案】CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)△H=-90.1 kJ/molC压缩容器体积或增大体系压强SO2-2e-+2H2O==SO42-+4H+HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+c(Na+)> c(HSO3-)= c(SO32-)> c(OH-)= c(H+)

【解析】

(1) ①CO(g)+1/2O2(g)═CO2(g)ΔH1=-283.0kJ·mol－1，②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)ΔH2=-285.8kJ·mol－1，③CH3OH(g)+3/2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-764.6 kJ·mol－1，由盖斯定律分析，①+②×2-③得

CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)△H=（-283.0-285.8×2+764.5）=-90.1 kJ/mol .

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

起始a 2a 0

改变0.75a 1.5a 0.75a

平衡 0.25a 0.5a 0.75a

平衡常数K= = = 。 (3) A.v(CO)=v(H2) 中不能反映正逆反应速率的关系，不能确定平衡状态，故错误；B.反应体系都为气体，在体积不变的情况下，混合气体的密度始终不变，故不能说明反应到平衡，故错误；C.混合气体的平均相对分子质量=混合气体的总质量/混合气体的总物质的量，因为混合气体的总质量不变，但是混合气体的物质的量随着时间改变而改变，所以当混合气体的平均相对分子质量不变，可以说明反应到平衡，故正确； D. c(CO)=c(H2)不能说明反应到平衡，故错误。故选C。 (4) 压缩容器体积或增大体系压强能增大v(CO)又能提高CO转化率。 (5)该原电池中，负极上失去电子被氧化，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，二氧化硫失去电子和水反应生成硫酸，电极反应为 SO2-2e-+2H2O==SO42-+4H+。 (6)电解池中阳极和电源的正极相连，失去电子发生氧化反应，电解亚硫酸氢钠溶液可制得硫酸，硫的化合价升高，所以阳极室亚硫酸氢根离子溶液失去电子被氧化生成硫酸根离子，电极反应为：HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+ 。 (7) 已知25℃时，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2，Ka2=1×10-7，可知亚硫酸根离子的水解常数为，可知亚硫酸钠的水解和亚硫酸氢钠的电离程度相等，则知道由亚硫酸钠和亚硫酸氢钠形成的混合溶液恰好呈中性，可知亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子浓度相等，则溶液中的离子浓度关系为： c(Na+)> c(HSO3-)= c(SO32-)> c(OH-)= c(H+)。