Question

【題目】隨著人們的物質(zhì)生活水平的不斷提高和工業(yè)化快速發(fā)展，環(huán)境污染也日益加重，空氣中有毒氣體主要包括SO2、CO、NOx、烴類等等。

（1）在復(fù)合組分催化劑作用下，CH4可使SO2轉(zhuǎn)化為S，同時生成CO2和水。已知CH4和S的燃燒熱ΔH分別為-890 kJ/mol和-297kJ/mol，則CH4和SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________。

（2）在20 L的密閉容器中按物質(zhì)的量之比1∶2充入CO和H2，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH。測得CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度及不同壓強的變化如圖所示，P2和195 ℃時n(H2)隨時間的變化結(jié)果如表所示。

①P2及195℃下，在B點時，v(正)_____v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

②該反應(yīng)的ΔH_________0（填“>”、“<”或“=”），原因是______________________________。

③在0～2 min，平均反應(yīng)速率v(H2)＝______________________。（數(shù)值用小數(shù)形式表示）

④在P2及195 ℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=__________ (用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，結(jié)果用含P2的分式表示)。

（3）某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時，該電池工作原理見圖所示。

①氣體A中除了O2外，一定還含有的氣體是________。

②該電池的負極反應(yīng)式為__________________________。

Answer 1

【答案】CH4 (g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) △H= -296 kJ/mol < < 其他條件不變時，升高溫度，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動，說明逆反應(yīng)方向為吸熱，正反應(yīng)方向放熱 0.075 mol·L－1 ·min－1 CO2或二氧化碳 CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O

【解析】

（1）已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ/mol ①

S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-297kJ/mol ②

將①-2×②即得CH4和SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。

（2）①在B點時，CO的轉(zhuǎn)化率有向A轉(zhuǎn)化的趨勢，則由CO的轉(zhuǎn)化率的變化，可推出平衡移動的方向，從而得出v(正)與v(逆)的關(guān)系。

②由圖中數(shù)據(jù)可以看出，升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率減小，則可推出平衡移動的方向及ΔH。

③在0～2 min，平均反應(yīng)速率v(H2)＝。

④在P2及195 ℃時，三段式關(guān)系為：

該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=。

（3）①氣體A中O2+4e-=2O2-，O2-最終將轉(zhuǎn)化為CO32-，二者的差值為CO2。

②該電池的負極為CH4失電子，需要結(jié)合CO32-才能中和電性，生成CO2和H2O。

（1）已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ/mol ①

S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-297kJ/mol ②

將①-2×②即得：CH4 (g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) △H= -296 kJ/mol。答案為：CH4 (g)+2SO2(g)=CO2(g)+2S(s)+2H2O(l) △H= -296 kJ/mol；

（2）①在B點時，CO的轉(zhuǎn)化率有向A轉(zhuǎn)化的趨勢，則CO的轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動，v(正)<v(逆)。答案為：<；

②升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動，則該反應(yīng)的ΔH<0，原因是其他條件不變時，升高溫度，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動，說明逆反應(yīng)方向為吸熱，正反應(yīng)方向放熱。答案為：<；其他條件不變時，升高溫度，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動，說明逆反應(yīng)方向為吸熱，正反應(yīng)方向放熱；

③在0～2 min，平均反應(yīng)速率v(H2)＝=0.075 mol·L－1 ·min－1。答案為：0.075 mol·L－1 ·min－1；

④在P2及195 ℃時，三段式關(guān)系為：

該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp==。答案為：；

（3）①氣體A中O2+4e-=2O2-，O2-最終將轉(zhuǎn)化為CO32-，二者的差值為CO2，從而得出一定還含有的氣體是CO2。答案為：CO2；

②該電池的負極為CH4失電子，需要結(jié)合CO32-才能中和電性，生成CO2和H2O，電極反應(yīng)式為CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O。答案為：CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O。