Question

【題目】能源和環(huán)境保護(hù)是世界各國關(guān)注的熱點(diǎn)話題。請回答下列問題：

Ⅰ．目前“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。甲烷自熱重整是一種先進(jìn)的制氫方法，其反應(yīng)方程式為CH4(g) +H2O (g) =CO (g) +3H2(g) 。

閱讀下圖，計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=____________kJ·mol-1。

Ⅱ．收集和利用CO2是環(huán)境保護(hù)的熱點(diǎn)課題。

500℃時(shí)，在容積為1L的密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，發(fā)生如下反應(yīng)：C02(g) +3H2 (g) =CH3OH (g) +H2O (g) △H＜0，測得CO2和CH3OH的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

（1） 0~10 min內(nèi)v(H2)=_____________， A點(diǎn)含義是_____________。該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=____________。

（2）反應(yīng)在500℃達(dá)到平衡后，改變反應(yīng)溫度為T， CH3OH的濃度以每分鐘0. 030 mol/L逐漸增大，經(jīng)5 min又達(dá)到新平衡。T______(填“>”、“<”或“=”)500℃，判斷理由是_____________。

（3）溫度為T時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，將反應(yīng)容器的容積增大一倍。平衡向____________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動(dòng)，判斷理由是____________。

Ⅲ．電化學(xué)法處理SO2是目前研究的熱點(diǎn)。

利用雙氧水吸收SO2可消除SO2污染，設(shè)計(jì)裝置如圖所示。

（1）石墨1為___________(填“正極”或“負(fù)極”)；正極的電極反應(yīng)式為____________。

（2）若11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)SO2參與反應(yīng)，則遷移H+的物質(zhì)的量為____________。

Answer 1

【答案】Ⅰ. ＋161.1 KJ /molⅡ.

（1） 0.225 mol/(L·min) 該條件下反應(yīng)3 min時(shí)，c(CO2)＝c(CH3OH) K＝。

（2）＜ , 改變溫度，CH3OH的濃度增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則T＜500 ℃。

（3） 逆 該反應(yīng)的逆反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，增大容器的容積，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)。

Ⅲ.（1）負(fù)極 H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O。

（2） 1 mol

【解析】

試題分析：Ⅰ（1）由能量圖，可得：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-846.3kJmoL-1 ②CO2(g)═CO(g)+O2(g)△H=+282kJmoL-1 ③O2(g)+H2(g)═H2O(g)△H=-241.8kJmoL-1 根據(jù)蓋斯定律，①-③×3+②可得：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)，故△H=(-846.3+241.8×3+282)kJmoL-1=+161.1kJmoL-1；

Ⅱ.（1）由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v(H2)==0.225mol/(Lmon)；A點(diǎn)為兩曲線交點(diǎn)，表示該條件下反應(yīng)3 min時(shí)，c(CO2)＝c(CH3OH)；反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)K=；

（2）改變溫度，CH3OH的濃度增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則T＜500 ℃；

（3）該反應(yīng)的逆反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，增大容器的容積，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)，故平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；

Ⅲ．（1）原電池工作時(shí)SO2被氧化，則石墨1為負(fù)極；正極的電極反應(yīng)式為H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O；

（2）若11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.5molSO2參與反應(yīng)是轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5mol×2=1mol，則遷移H+的物質(zhì)的量為1mol。