Question

【题目】Ⅰ.硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。

（1）利用下图所示装置（电极均为惰性电极）可吸收SO2，用阴极排出的溶液可吸收NO2。

①阳极的电极反应式为__________________。

②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO32-生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________。

Ⅱ.乙炔（C2H2）在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛，可由电石（CaC2）直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。哈斯特研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压（Pa）与温度（℃）的关系如图所示。

（2）T2℃时，向1L恒容密闭容器中充入0.3molCH4只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH，达到平衡时，测得c(C2H4)= c(CH4)。该反应的ΔH____0（填“>”或“<”），CH4的平衡转化率为_________。上述平衡状态某一时刻，若改变温度至T℃，CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多，经ts后再次达到平衡，平衡时2c(C2H4) = c(CH4)，则t=________s。

（3）列式计算反应2CH4(g) =C2H2(g)+3H2(g)在图中A点温度时的平衡常数K=_________（用平衡分压代替平衡浓度计算：lg≈ -1.3）。

Answer 1

【答案】 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 1：2 > 66.7% 5 5×104

【解析】（1）①电解池左侧SO2气体进入电解池，最后生成H2SO4，S元素的化合价升高，SO2发生氧化反应，所以左侧电极为电解池的阳极，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。②根据前面分析可知右侧为电解池阴极，排出的溶液为S2O42-，碱性下S2O42-与NO2反应生成N2、SO32-等，氧化剂为NO2，还原剂为S2O42-，根据得失电子守恒有4×n(NO2)=1×2×n(S2O42-)，所以n(NO2)：n(S2O42-)=1:2。

（2）据图可知温度降低时，C2H4的分压减小，即乙烯的物质的量减小，说明2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)的平衡逆向移动，所以逆反应为放热反应，则正反应为吸热反应，所以ΔH>0；设CH4反应的物质的量为x，则生成的乙烯的物质的量为x/2，平衡时CH4的物质的量为0.3-x，则0.3-x=x/2，解得x=0.2mol，所以CH4的平衡转化率为0.2÷0.3×100%=66.7%。平衡时，CH4的浓度为0.1mol/L，C2H4的浓度为0.1mol/L，H2的浓度为0.2mol/L，经过t秒后，CH4的浓度增加0.01tmol /L，C2H4的浓度减小0.005tmol /L，所以t秒后CH4的浓度为(0.1+0.01t)mol /L，C2H4的浓度为(0.1-0.005t)mol /L ，因为2c(C2H4) = c(CH4)，所以(0.1-0.005t)×2=(0.1+0.01t)，解得t=5。

（3）用分压代替计算公式中的平衡浓度即可，由图得到lg p(C2H2)=-1.3，所以p(C2H2)=10-1.3=0.05；lg p(H2)=4，所以p(H2)=104；lg p(CH4)=3，所以p(CH4)=103，故K= p(C2H2)×p3(H2)/ p2(CH4)=0.05×1012/106=5×104。