Question

【題目】運用化學(xué)反應(yīng)原理知識研究如何利用CO、SO2等有重要意義。

（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；

則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=___________kJmol-1．

（2）下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率的是___________(填寫序號)．

a．使用催化劑；b．降低反應(yīng)溫度；

c．增大體系壓強；d．不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來；

（3）在一定壓強下，容積為VL的容器中充入a mol CO與2a mol H2，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醛，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖1所示．

①P1___________P2(填“大于”、“小于”或“等于”)；

②100℃時，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=___________；

③100℃，達(dá)到平衡后，保持壓強P1不變的情況下，向容器中通入CO、 H2、CH3OH各0．5amol，則平衡___________(填“向左”“不”或“想右”)移動

（4）利用原電池原理，用SO2和H2O來制備硫酸，該電池用多孔材料作電極，它能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸，請寫出該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式___________；

（5）CaSO3溶液與CaC12溶液混合會生成難溶的CaSO3(Ksp=3．1×10-7)，現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2SO3溶液混合，若混合前Na2SO3溶液的濃度為2×10-3mol/L，則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為___________。用CaSO3溶液充分吸收SO2得NaHSO2溶液，然后電解該溶液，電解原理示意圖如下圖所示。請寫出該電解池發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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）由蓋斯定律進(jìn)行分析計算；

（2）增大濃度、溫度，使用催化劑均可加快反應(yīng)速率；

（3）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，則CO的轉(zhuǎn)化率增大；

②根據(jù)三段式進(jìn)行計算，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)K= 進(jìn)行計算；

③根據(jù)Qc與K比較，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；

（4）用SO2和H2O來制備硫酸，負(fù)極上二氧化硫失去電子生成硫酸；

（5）若混合前Na2SO3溶液的濃度為2×10-3molL-1，等體積混合后濃度為10-3molL-1，結(jié)合Ksp計算；由圖可知電解產(chǎn)物，以此書寫電解方程式。

（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；由蓋斯定律可知，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，故答案為90.1；

（2）溫度越高、壓強越大，使用催化劑都可使反應(yīng)速率增大，降低溫度反應(yīng)速率減慢，從體系中分離出甲醇，相當(dāng)于減少濃度，反應(yīng)速率減慢，故答案為ac；

（3）①由圖1可知，溫度相同時，在壓強為P2時平衡時CO的轉(zhuǎn)化率高，由反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知壓強越大，越有利于平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，故壓強P1＜P2；

故答案為小于；

②由于平衡常數(shù)與壓強沒有關(guān)系，所以根據(jù)圖象可知，在100℃P1時，CO的轉(zhuǎn)化率是0.5，則

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

起始濃度(mol/L) 0

轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)

平衡濃度(mol/L)

所以平衡常數(shù)K==()2，故答案為()2；

③100℃，達(dá)到平衡后，保持壓強P1不變的情況下，向容器中通入CO、 H2、CH3OH各0.5amol，此時Qc==()2＞K，平衡向左移動，故答案為向左；

（4）①該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合價升高，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，所以負(fù)極上的電極反應(yīng)式為：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，故答案為SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；

（5）根據(jù)CaSO3的Ksp=3.1×10-7，生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為=3.1×10-4mol/L，電解池中陽極和電源正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解NaHSO3溶液可制得硫酸，硫的化合價升高，所以陽極是HSO3-溶液失去電子被氧化生成SO42-，則陽極電極反應(yīng)式是：HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+，陰極是溶液中的氫離子放電生成氫氣，電解時的總反應(yīng)為2NaHSO3+H2ONa2SO3+H2SO4+H2↑。