Question

研究SO₂，CO等大气污染物的处理与利用具有重大意义．
Ⅰ．利用钠碱循环法可脱除烟气中SO₂，该法用Na₂SO₃溶液作为吸收剂，吸收过程pH随n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）变化关系如表：

n（SO32-）：n（HSO3-）	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

（1）由上表判断NaHSO₃水溶液显

 

性，原因是：

 

；
（2）当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是

 

．
a．c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）
b．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）
c．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（OH^-）
（3）若某溶液中含3mol Na₂SO₃，逐滴滴入一定量稀HCl，恰好使溶液中Cl^-与HSO₃^-物质的量之比为2：l，则滴入盐酸中n（HCl）为

 

mol；
Ⅱ．CO可用于合成甲醇，反应原理为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
（1）在容积为2L的密闭容器中通入0.2mol CO（g），0.4mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，则该温度下的平衡常数为

 

，再加入1.0mol CO后，重新达到平衡，CO的转化率

 

（填“增大”，“不变”或“减小”）；平衡体系中CH₃OH的体积分数

 

 （填“增大”，“不变”或“减小”）；
（2）已知CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）；H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）；△H=-241.8kJ/mol
有关键能数据如表：（单位：kJ/mol）

化学键	H-H	H一O	C-H	C一O	C=O
键能	435	463	413	356	745

写出甲醇气体完全燃烧生成气态水的热化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：离子浓度大小的比较,热化学方程式,化学平衡的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：Ⅰ．（1）由表格中的数据可知，HSO₃^-越多，酸性越强，则电离生成氢离子；
（2）吸收液呈中性时，溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，电离与水解的程度相等，结合电荷守恒解答；
（3）结合反应的方程式Na₂SO₃+HCl=NaCl+NaHSO₃、NaHSO₃+HCl=NaCl+SO₂↑+H₂O计算；
Ⅱ．（1）利用三段式法计算，结合端值法判断平衡移动的方向；
（2）根据反应的方程式结合键能计算反应热，进而结合盖斯定律可写出反应的热化学方程式．

解答： 解：Ⅰ．（1）由表格中的数据可知，HSO₃^-越多，酸性越强，则电离生成氢离子，电离方程式为HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，显酸性是因其电离大于其水解，
故答案为：酸；HSO₃^-电离趋势大于其水解趋势；
（2）吸收液呈中性时，溶质为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，电离与水解的程度相等，
a．由电荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液则c（H⁺）═c（OH^-），则c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故a正确；
b．SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，亚硫酸两步水解，则离子浓度为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），故b正确；
c．c（Na⁺）+c（H⁺）═c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）中不遵循电荷守恒，故c错误；
故答案为：ab；
（3）向Na₂SO₃溶液中逐滴滴入一定量稀HCl，首先发生Na₂SO₃+HCl=NaCl+NaHSO₃，如只发生该反应，则溶液中Cl^-与HSO₃^-物质的量之比为1：l，不符合题意，则还应发生
NaHSO₃+HCl=NaCl+SO₂↑+H₂O，
则Na₂SO₃+HCl=NaCl+NaHSO₃，
3mol     3mol
NaHSO₃+HCl=NaCl+SO₂↑+H₂O，
xmol   xmol
则（3+x）：（3-x）=2：1，
x=1，
所以滴入盐酸中n（HCl）为3mol+1mol=4mol，
故答案为：4；
Ⅱ．（1）CO转化率为50%，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
       初始浓度（mol/L）：0.1    0.2        0
       变化浓度（mol/L）：0.05   0.1       0.05  
       平衡浓度（mol/L）：0.05   0.1        0.05
则该温度下的平衡常数为

0.05

0.05×0．12

=100，
再加入1.0mol CO后，可采用极限法计算，假设H₂完全转化，则
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始浓度（mol/L）：0.6    0.2      0
变化浓度（mol/L）：0.1    0.2     0.1
平衡浓度（mol/L）：0.5    0       0.1
则重新达到平衡，CO的转化率

0.1

0.6

=

1

6

＜50%，则转化率减小，
平衡体系中CH₃OH的体积分数为

0.1

0.5+0.1

=

1

6

＜

0.05

0.15

，则体积分数减小，
故答案为：100；减小；减小；
（2）由反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能可知：CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）反应热为：△H=（413×3+356+463）kJ/mol+2×463kJ/mol-2×745kJ/mol-3×435kJ/mol=189kJ/mol；
即①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=189kJ/mol，又②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）；△H=-241.8kJ/mol
则利用盖斯定律将①+②×3得甲CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=189kJ/mol+3×（-241.8kJ/mol）=-536.4kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-536.4kJ/mol．

点评：本题考查较为综合，涉及离子浓度大小比较、化学平衡的计算以及反应热的计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高考常见题型和高频考点，易错点为Ⅱ（2），注意反应热的计算方法的应用，难度中等．