Question

【題目】磷及其化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。請(qǐng)回答下列問題：

（1）少量CO的存在會(huì)引起生產(chǎn)中催化劑中毒，常用SO2氧化CO，本身被還原為S。

已知：①C (s)+ 1/2O2(g)=CO (g)△H1=-l26.4kJ·mol-1

②C(s)+O2(g) =CO2(g)△H2=-393.5kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=-296.8kJ·mol-1

則SO2氧化CO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式__________________________。

（2） CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

①CO轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，該反應(yīng)△H_____________0 (填“>”或“<”)

圖2中曲線I、II、III對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3，則它們的大小關(guān)系為_____________________。

②一定條件下，將2molCO和2molH2置于容積為2L固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，CO與H2體積之比為2:1，則平衡常數(shù)K=_________________________。

（3）處理高濃度乙醛廢水的原理：2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH。使用惰性電極電解，以一定濃度的CH3CHO –Na2SO4溶液為電解貭溶液模擬工業(yè)處理，其裝置如圖3所示：

①電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產(chǎn)生無色氣體，陽極電極反應(yīng)分別：

4OH--4e-=O2↑+2H2O；_________________________________。

②在實(shí)際處現(xiàn)過程中，陰極區(qū)乙醛的去除率可達(dá)60%。若在兩極區(qū)分別注入lm3乙醛的含量為300mg L-1的廢水,可得到乙醇_____________kg(結(jié)果保留2位小數(shù))。

Answer 1

【答案】 SO2(g) +2CO (g) =S(s)+2CO2(g)△H=-237.4kJ ·mol-1 < K1>K2>K3 4.5L2·mol2 CH3CHO+H2O-2e-=CH3COOH+2H+ 0.19

【解析】試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算SO2與CO反應(yīng)的焓變；（2）根據(jù)圖像可知，隨溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動(dòng)；n(H2)/n(CO)一定時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ，轉(zhuǎn)化率高的平衡常數(shù)大；②利用“三段式”計(jì)算平衡常數(shù)；（3）①陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，乙醛被氧化為乙酸，氫氧根離子被氧化為氧氣；②根據(jù)陰極反應(yīng)CH3CHO+2e－+2H+=CH3CH2OH計(jì)算乙醇的質(zhì)量。

解析：（1）①C (s)+ 1/2O2(g)=CO (g)△H1=-l26.4kJ·mol-1

②C(s)+O2(g) =CO2(g)△H2=-393.5kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g)△H3=-296.8kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律得，目標(biāo)方程式=②×2-①×2-③，ΔH=(－393．5kJ·mol－1)×2-(-126．4kJ/mol)×2-(－296．8kJ·mol－1)=-237．4kJ·mol－1，所以所求熱化學(xué)方程式為SO2（g）+2CO（g）=S(s)+2CO2（g） ΔH=-237．4kJ·mol－1；（2）①由圖1可知，溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，正向是放熱反應(yīng)，ΔH<0；n(H2)/n(CO)一定時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ，轉(zhuǎn)化率高的平衡常數(shù)大，所以K1、K2、K3的大小關(guān)系為K1>K2>K3；②

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

開始 1 1 0

轉(zhuǎn)化 x 2x x

平衡 1-x 1-2x x

根據(jù)題意（1-x）：（1-2x）=2:1

x=

K= =4.5L2·mol2；

（3）①陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，乙醛被氧化為乙酸，氫氧根離子被氧化為氧氣，所以陽極電極反應(yīng)式除生成氧氣外，還有CH3CHO－2e－+H2O═CH3COOH+2H+
②陰極反應(yīng)是CH3CHO+2e－+2H+=CH3CH2OH，所以注入1m3乙醛的含量為300mg/L的廢水，陰極區(qū)乙醛的去除率可達(dá)60%，生成乙醇的質(zhì)量是1000L×300mg/L×60%×10-3g/mg÷44g/mol×46g/mol=188．2g=0.19kg