Question

【题目】一定条件下，lmolCH3OH与一定量O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化如下图所示[反应物O2(g)和生成物H2O(g)已略去]。

回答下列问题：

(1)在有催化剂作用下，CH3 OH与O2反应主要生成 ___（填“CO2、CO或HCHO”）；计算：2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)=_____________

(2)已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：

该反应为 ___（填“放热”或“吸热”）反应；250℃时，某时刻测得该反应的反应物与生成物浓度为c(CO) =0．4mol/L、c(H2) =0. 4mol/L、c(CH3 OH) =0. 8mol/L，则此时υ（正）____υ（逆）（填“>”、“=”或“<”）。

②某温度下，在体积固定的2L密闭容器中将1molCO和2molH2混合，使反应得到平衡，实验测得平衡时与起始时的气体压强比值为0 .7，则该反应的平衡常数为____（保留l位小数）。

(3)利用钠碱循环法可除去SO2。常温下，若吸收液吸收一定量SO2后的溶液中，n（SO32-）：n(HSO3-) =3：2，则此时溶液呈____（填“酸性”、“中性”或“碱性”）。（已知：H2SO3的电离常数为：Kal=l. 54×10-2、Ka2=l. 02×l0-7）

(4)利用电化学法处理工业尾气SO2的装置如图所示，写出Pt(2)电极反应式：______；当电路中转移0. 02 mol e-时（较浓H2SO4尚未排出），交换膜左侧溶液中约增加___ mol离子。

Answer 1

【答案】HCHO －470kJ·mol－1 放热 < 2.7 碱性 2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O 0.03

【解析】

(1)反应速率与活化能的关系，根据图像求反应热；

(2)通过平衡常数的变化判断反应的热效应，通过浓度商判断反应进行的方向；利用压强和三段式计算平衡常数；

(3)利用电离平衡常数求解c(H＋)；

（4）根据反应类型判断阴、阳极并书写电极反应式，根据电极反应式进行计算。

(1)从图像中可知加入催化剂生成甲醛的反应活化能小，化学反应速率快，所以主要产物为HCHO。根据图像， 1molHCHO转化为1molCO放出的能量为（676-283-158） kJ·mol－1=235 kJ·mol－1，方程式为2molHCHO，则△H需要乘以2，△H=-235×2kJ·mol－1=-470 kJ·mol－1；

(2) ①根据图中数据可知，随着温度的升高，平衡常数降低，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，该反应为放热反应；对于某时刻，浓度商，大于250℃的平衡常数2.041，反应逆向进行，正反应速率小于逆反应速率；

②同温同体积的情况下，压强之比等于物质的量之比。平衡时与起始时的气体压强比值为0 .7，开始的物质的量为1mol+2mol=3mol，则平衡时的物质的量为3mol×0.7=2.1mol。

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

开始的物质的量 1 2 0

转化的物质的量 x 2x x

平衡的物质的量 1-x 2-2x x

1-x+2-2x+x=2.1，得x=0.45mol；体积为2L，则有；

(3) n(SO32-)：n(HSO3-) =3：2，在同一溶液中，则浓度之比等于物质的量之比，亚硫酸的Ka2=，得c(H+)=6.8×10－8<10-7，溶液呈碱性；

(4)根据示意图，Pt（2）电极上HSO3－→S2O42－，S的化合价从+4降低到+3，电解质溶液为酸性，则电极方程式为2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O；Pt（2）为阴极，Pt（1）为阳极，阳极的电极反应式为SO2－2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋，电路中通过0. 02 mol e-时，左侧生成0.01molSO42-和0.04molH+，为平衡电荷，有0.02mol的H+经阳离子交换膜转移到右侧，则左侧的离子增加了0.03mol。