Question

【题目】运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义．
（1）用CO可以合成甲醇．已知：
CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H 1 kJmol﹣1
CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H2 kJmol﹣1
H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H3 kJmol﹣1
则CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=kJmol﹣1 ．
（2）一定压强下，在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO与2mol H2 ， 在催化剂作用下发生反应：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）△H，平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示．

①下列说法正确的是
A．若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态
B．若容器内各气体浓度恒定，反应达到平衡状态
C．上述反应中，△H＞0
D．反应中，催化剂使平衡向正反应方向移动
②p2p1 （填“大于”、“小于”或“等于”）；
③100℃时，该反应的化学平衡常数K=；
（3）某科研小组用SO2为原料制取硫酸．
①利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．请写出该电池负极的电极反应式： ．
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸．电解原理示意如图2所示．请写出开始时阳极反应的电极反应式

Answer 1

【答案】
（1）2△H3+△H2﹣△H1
（2）B；大于；4
（3）SO2﹣2e﹣+2H2O═SO42﹣+4H+；HSO3﹣+H2O﹣2e﹣=SO42﹣+3H+
【解析】解：（1）①CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H 1 kJmol﹣1②CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H2 kJmol﹣1
③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H3 kJmol﹣1
根据盖斯定律2×③+②﹣①可得CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=2△H3+△H2﹣△H1；
所以答案是：）△H=2△H3+△H2﹣△H1；（2）①A．容器内混合气体总质量不变，恒容气体体积不变，则密度始终不变，故A错误；
B．容器内各气体浓度恒定，反应达到平衡状态，故B正确；
C．由图1可知相同压强下，温度升高，CO的转化率减小，反应逆向移动，正方向为放热反应，故C错误；
D．催化剂不影响化学平衡，故D错误；
所以答案是：B；
②该反应是个气体体积减小的反应，增大压强，化学平衡正向移动，CO的转化率增大，由图1可知相同温度下，p2时CO的转化率大于的p1转化率，故p2大于p1；
所以答案是：大于；
③在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO与2mol H2 ， 100℃时，该反应的CO的转化率为0.5，列三段式，

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
c始：	0.5	1		0
c转：	0.25	0.5		0.25
c平：	0.25	0.5		0.25

则化学平衡常数K= =4；
所以答案是：4；（3）①该原电池中，负极上失电子被氧化，二氧化硫到硫酸，硫的化合价升高，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，所以负极上的电极反应式为：SO2﹣2e﹣+2H2O═SO42﹣+4H+；
所以答案是：SO2﹣2e﹣+2H2O═SO42﹣+4H+；
②电解池中阳极和电源正极相连，失去电子，发生氧化反应，电解NaHSO3溶液可制得硫酸，硫的化合价升高，所以阳极是HSO3﹣溶液失去电子被氧化生成SO42﹣ ， 则阳极电极反应式是：HSO3﹣+H2O﹣2e﹣=SO42﹣+3H+；
所以答案是：HSO3﹣+H2O﹣2e﹣=SO42﹣+3H+ ．
【考点精析】利用化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算对题目进行判断即可得到答案，需要熟知化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．