Question

Ⅰ．在一定條件下，二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應：2SO₂（g）+O₂ （g） 2SO₃（g）△H＜0
（1）600℃時，在一密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，反應過程中SO₂、O₂、SO₃物質的量變化如圖，反應處于平衡狀態(tài)的時間是

15～20min和25～30min

．
（2）據(jù)圖判斷，反應進行至20min時，曲線發(fā)生變化的原因是

增加了O₂的量

（用文字表達）；10min到15min的曲線變化的原因可能是

AB

（填寫編號）．
A．加了催化劑   B．縮小容器體積   C．降低溫度   D．增加SO₃的物質的量
（3）下列是某研究機構的研究成果．硫酸工業(yè)的原料氣是二氧化硫、氧氣及大量的氮氣，根據(jù)下列兩幅圖表，解讀正確的選項是

AB

（填寫字母序號）

A．SO₂濃度高大，生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)成本反而會增加
B．生成規(guī)模大，氣體用量多，生產(chǎn)成本就越低
C．SO₂轉化率越大，生產(chǎn)成本越低
D．適量加入催化劑，可大大提高SO₂的轉化率
Ⅱ．水煤氣 （主要成分：CO、H₂ ） 是重要燃料和化工原料，可用水蒸氣通過熾熱的炭層制得．己知：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂ （g）△H=+131.3kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
H₂ （g）+

1

2

O₂ （g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1
H₂ （g）+

1

2

O₂ （g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1
（1）由CO、H₂在一定條件下可獲得汽油的替代品--甲醇，甲醇的燃燒熱為-726.5kJ/mol，試寫出由CO、H₂生成甲醇的熱化學方程式

CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-128.1kJ?mol^-1

．
（2）甲醇-NaOH溶液-空氣燃料電池已廣泛的應用，試寫出其負極的電極反應式

CH₃OH-6e+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）當反應達到化學平衡狀態(tài)時，各組分的濃度不隨時間的變化而變化；
（2）反應進行至20min時，氧氣的物質的量增加，二氧化硫的減少，三氧化硫的增加；10min到15min的時間段，化學反應速率加快，二氧化硫和氧氣的量減小，三氧化硫的量增加；
（3）根據(jù)圖中的內容以及催化劑的作用來回答；
Ⅱ、（1）根據(jù)燃燒熱的概念以及蓋斯定律來回答；
（2）在燃料電池中，負極發(fā)生的是燃料失電子的氧化反應．

解答：解：Ⅰ．（1）根據(jù)圖象所示信息，15～20min和25～30min，各組分的濃度不隨時間的變化而變化，反應達到化學平衡狀態(tài)，故答案為：15～20min和25～30min；
（2）根據(jù)圖象所示信息，反應進行至20min時，氧氣的物質的量增加，二氧化硫的減少，三氧化硫的增加，可以推斷是增加了O₂的量，10min到15min的時間段，化學反應速率加快，可以是加了催化劑或者是增大壓強，或縮小容器體積，故答案為：增加了O₂的量；AB；
（3）A、根據(jù)圖1可以看出SO₂濃度越大，生產(chǎn)成本會增加，故A正確；
B．根據(jù)圖1可以看出：氣體用量多，生產(chǎn)成本就越低，故B正確；
C．根據(jù)圖1可以看出：SO₂轉化率越大，生產(chǎn)成本越高，故C錯誤；
D．適量加入催化劑，只能加快反應速率，不會提高SO₂的轉化率，故D錯誤．
故選：AB；
II．（1）根據(jù)甲醇燃燒熱的含義，得出：CH₄O（l）+

3

2

O₂=CO₂（g）+H₂O（l），△H=-726.5kJ/mol，
所以a、CO₂（g）+H₂O（l）=CH₄O（l）+

3

2

O₂，△Ha=726.5kJ/mol，
b、2H₂ （g）+O₂ （g）=2H₂O （l）△Hb=-571.6kJ?mol^-1，
c、CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂ （g）△Hc=-283.0kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知反應CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）可以看成是a、b、c的和，
所以該反應的焓變△H=△Ha+△Hb+△Hc=-128.1 kJ?mol^-1，
所以CO（g）+2H₂（g）=-CH₃OH（l）△H=-128.1 kJ?mol^-1，故答案為：CO（g）+2H₂（g）=-CH₃OH（l）△H=-128.1 kJ?mol^-1；
（2）在燃料電池中，負極發(fā)生的是燃料甲醇失電子的氧化反應，在堿性環(huán)境下，即CH₃OH-6e+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH-6e+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

點評：本題考查學生有關化學反應速率、化學反應限度以及熱化學的有關知識，可以根據(jù)所學知識進行回答，難度較大．