Question

减少NO₂、SO₂、CO等有害气体对大气环境的危害，是人类的共同追求．
（1）在原子经济学原则引导下，化学家用CO与H₂在加热加压条件合成了液体燃料甲醇，其化学反应方程式为

CO+2H₂

加热  .

加压

CH₃OH

．
（2）以甲醇做燃料的电池，如图所示，其负极是

b

（填a或b），
负极的反应式为

CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺

，正极的反应式为_

O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O

．
该燃料电池在理想状态下，将有96.5%的化学能转化成电能，即消耗1mol液体甲醇所能产生的最大电能达702.1kJ，则通常甲醇燃烧的热化学反应方程式为

CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-727.6kJ/mol

．
（3）已知：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=+41.8kJ?mol^-1 一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是

b

．
a．体系压强保持不变               b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变       d．每消耗1mol SO₃的同时生成1molNO₂
当上述反应平衡时，测得NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=

8

3

．
当给已达平衡状态的上述反应升温时，平衡常数K′

变大

．（变大、变小或不变）

Answer 1

分析：（1）根据CO与H₂在加热加压条件合成甲醇写出反应方程式；
（2）燃料电池中通入燃料的一极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，该燃料电池的电解质溶液呈酸性，所以负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，氧气在正极上生成水；96.5%的化学能转化成电能，即消耗1mol液体甲醇所能产生的最大电能达702.1kJ，燃烧1mol液体甲醇放出热量为：

702.1kJ

96.5%

，然后写出其热化学方程式；
（3）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变，计算平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数，△H＞0，升高温度平衡正移，K变大．

解答：解：（1）根据CO与H₂在加热加压条件合成甲醇写出方程为CO+2H₂

加热  .

加压

CH₃OH，故答案为：CO+2H₂

加热  .

加压

CH₃OH；
（2）燃料电池中通入燃料的一极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，该燃料电池的电解质溶液呈酸性，所以负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，负极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，氧气在正极上生成水，正极电极反应式为：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；
96.5%的化学能转化成电能，即消耗1mol液体甲醇所能产生的最大电能达702.1kJ，燃烧1mol液体甲醇放出热量为

702.1kJ

96.5%

=727.6KJ，其热化学方程式为：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-727.6kJ/mol，
故答案为：b；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-727.6kJ/mol；
（3）a．无论是否达到平衡，体系压强都保持不变，不能用于判断是否达到平衡状态，故a错误；
b．混合气体颜色保持不变，说明浓度不变，达到平衡状态，故b正确；
c．SO₃和NO的计量数之比为1：1，无论是否达到平衡，二者的体积比保持不变，不能判断是否达到平衡状态，故c错误；
d．物质的量之比等于化学计量数之比，则每消耗1mol SO₃的同时生成1molNO₂，不能判断是否达到平衡状态，故d错误．
            NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g） 
起始物质的体积 a      2a       0       0
转化物质的体积 x      x        x        x
平衡物质的体积 a-x   2a-x      x        x
平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，即（a-x）：（2a-x）=1：6，故x=

4

5

a，故平衡常数K=

C(SO3)C(NO)

c(NO2)C(SO2)

=

x 2

(a-x)(2a-x)

=

16

25

=

8

3

，
已知△H＞0，升高温度平衡正移，K变大，
故答案为：b；

8

3

；变大．

点评：本题考查了化学平衡常数的计算，热化学方程式的书写，原电池原理，明确燃料电池中正负极上得失电子，题目综合性较强．