Question

【题目】煤炭燃烧时产生大量SO2、NO对坏境影响极大。

(1)使用清洁能源可有效减少SO2等的排放。煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案，最常见的液化方法为用煤生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下:

i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-90.8kJ/mol

ii:C0(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol

iii:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3

850℃时，三个反应的平衡常数分别为K1=160、K2=243、K3=160。甲醇还可以与乙酸反应制香料，反应为:CH3OH(l)+CH3COOH(l)CH3COOCH3(l)+H2O(l)

①△H3=_______制香料反应的平衡常数K 的表达式为____________。

②850℃时，在密闭容器中进行反应i,开始时只加入CO2、H2，反应10min后测得各组分的浓度如下表。比较正、逆反应的速率的大小：V正_____V逆 (填“>”、“<”或“=”)。

物质	H2	CO2	CH3OH	H2O
浓度/mol/L	0.2	0.2	0.4	0.4

(2)研究人员发现，将煤炭在O2/CO2的气氛下燃烧，能够降低然煤时NO的排放，主要反应为:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。在一定温度下,于2L的恒容密闭容器中充入0.1molNO和0.3molCO发生该反应，如图为容器内的压强(p)与起始压强(p0)的比值(p/p0)随时间的变化曲线。

①0～5min内，该反应的平均反应速率V(N2)=______；平衡时NO的转化率为________。

②若13min时，向该容器中再充入0.06molCO，15min时再次达到平衡，此时容器内p/p0的比值应在图中A点的______(填"上方”或“方”)。

(3)以连二硫酸盐(S2O42-)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO)，装置如图所示:

①阴极区的电极反应式为_________。

②NO吸收转化后的主要产物为NH4+，若通电时电路中转移了0.3mole-，则此通电过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为_______mL。

Answer 1

【答案】 -132.0kJ/mol > 3×10-3mol/(L·min) 80% 下方 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 1344

【解析】（1）①反应ⅲ＝反应ⅰ＋反应ⅱ，所以△H3＝△H1＋△H2＝-90.8＋(-41.2)＝－132.0kJ/mol。该反应的平衡常数表达式为K＝。注意这里的水不是溶剂所以应该有浓度，不能视为1。②10min时反应ⅰ的浓度商Q＝＜K1=160，所以反应正在向正反应方向进行，V正＞V逆。

（2）①同温同体积下，压强的比等于气体的物质的量的比，5分钟的时候压强是初始压强的0.925倍，所以气体的物质的量是初始物质的量的0.925倍，即5分钟的时候物质的量为(0.1+0.3)×0.925＝0.37mol，减少了0.03mol气体。反应为2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，每反应2molNO和2molCO生成1molN2和2molCO2，气体的物质的量会减少1mol，所以可以认为每生成1molN2会减少1mol气体。上面计算出来气体减少了0.03mol，所以生成0.03molN2，则 。达平衡时的压强是初始压强的0.9倍，所以平衡时的总物质的量为(0.1+0.3)×0.9＝0.36mol，气体的物质的量一共减少0.04mol，由上所述可以得到：生成0.04molN2，所以反应的NO为0.08mol，其转化率为0.08÷0.1＝80%。②根据①中计算的数据，第一次达平衡时，总物质的量为0.36mol，加入0.06molCO，瞬间总物质的量变为0.42mol，此时p/p0＝0.42/0.4＝1.05（就是A点的纵坐标）。因为加入CO，所以反应的平衡向正反应方向移动，气体的物质的量还会减少，所以p/p0的数值会减小，达到新平衡时，p/p0的数值一定在A点下方。

（3）①阴极应该是将SO32-得电子转化为S2O42-，即将+4价S转化为+3价的S，所以2个SO32-得2个电子转化为1个S2O42-，反应物中再补充氢离子，生成物补充水分子，根据原子个数守恒和电荷守恒配平得到：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O。②NO吸收转化后的主要产物为NH4+，即N的化合价由+2降低为-3，所以1个NO得到5个电子，即NO的物质的量是转移电子的物质的量的1/5，当转移0.3mole-时反应的NO为0.06mol，体积为1344mL。