Question

【题目】空气质量与我们的健康息息相关，目前我国通过监测 6 项污染物的质量浓度来计算空气质量指数(AQI)，SO2、NO2 和 CO 是其中 3 项中的污染物。

(1)一定温度下，向固定体积为 2 L 的密闭容器中充入 SO2 和 NO2 各 1 mol，发生反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)，测得上述反应 5 min 末到达平衡，此时容器中 NO 与 NO2的体积比为 3︰1，则这段时间内 SO2 的反应速率 v(SO2)＝__________，此反应在该温度下的平衡常数 K＝__________。

(2)甲醇日趋成为重要的有机燃料，通常利用 CO 和 H2 合成甲醇，其反应的化学方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。今在一容积可变的密闭容器中，充有 10 mol CO 和 20 mol H2用于合成甲醇。CO 的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示：

①上述合成甲醇的反应为__________反应(填“放热”或“吸热”)。

②A、B、C 三点的平衡常数 KA、KB、KC 的大小关系为__________。A、B 两点对应的压强大小关系是 PA__________PB(填“大于”、 “小于”或“等于”)。

(3) 若将达到平衡状态A时生成的甲醇用于构成甲醇一氧气燃料电池，电解质溶液为KOH浓溶液，则该电池工作时正极的电极反应式为____________，理论上通过外电路的电子最多为__________mol。

Answer 1

【答案】0.075mol/(Lmin) 9 放热 KA=KB＞KC 小于 O2+2H2O+4e-=4OH- 30

【解析】

(1)设参加反应的SO2为nmol
SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)

反应前（mol） 1 10 0

反应了（mol） nn n n

5min末（mol） 1-n 1-n nn

可以此计算相关量；

(2)①化学平衡图象分析方法，平衡图象题主要注意三点一趋势，三点是：图象的起点、拐点、终点，一趋势是看曲线的变化趋势．当然要看好横、纵坐标的向量；

②对于一个给定的化学反应，化学平衡常数的影响因素只有温度；

③碱性条件下，正极发生还原反应生成OH-。

(1)设参加反应的SO2为nmol

SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)

反应前（mol） 1 10 0

反应了（mol） nn n n

5min末（mol） 1-n 1-n nn

=3可求得：n=0.75，v(SO2)= =0.075mol/(Lmin)因其体积是2L，求出各自的浓度代入可求K，K= =9，故答案为：0.075mol/(Lmin)；9；

(2)①从图上可见，在P2时，随温度的升高CO的转化率越来越低，可见，升温时平衡向逆向移动，据勒夏特列原理，正反应放热，故答案为：放热；

②化学平衡常数只受温度的影响，该反应放热，温度越高平衡逆向移动，K值减小，增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大，可知PA小于PB，故答案为：KA=KB＞KC；小于；

③燃料电池的正极，是氧气反应，在碱性条件下有水参与生成氢氧根，O2+2H2O+4e-=4OH-，A点CO的平衡转化率50%，参加反应的CO为：10mol×50%=5mol，从CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)分析，生成CH3OH也为5mol，CH3OH燃烧生成二氧化碳和水，只有C的价态从-2变为+4，H、O价态没变，所以1molCH3OH燃烧转移6mol电子，故5molCH3OH反应转移电子为：5×6=30，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；30。