Question

【題目】運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮、硫的單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)對(duì)緩解環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重要意義。

I.氨為重要的化工原料，有廣泛用途。

（1）合成氨中的氫氣可由下列反應(yīng)制�。�

a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol

則反應(yīng)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H=___。

（2）起始時(shí)投入氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量分別為1mol、3mol，在不同溫度和壓強(qiáng)下合成氨。平衡時(shí)混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖。

①恒壓時(shí)，反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是___(填序號(hào))

A. N2和H2的轉(zhuǎn)化率相等 B. 反應(yīng)體系密度保持不變

C. 保持不變 D. =2

②P1___P2 (填“>”“=”或“<”，下同)；反應(yīng)的平衡常數(shù)：B點(diǎn)___D點(diǎn)。

③C點(diǎn)H2的轉(zhuǎn)化率為__；

Ⅱ.用間接電化學(xué)法去除煙氣中NO的原理如圖所示。

（3）已知陰極室溶液呈酸性，則陰極的電極反應(yīng)式為____。反應(yīng)過程中通過質(zhì)子膜的H+為2mol時(shí)，吸收塔中生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為____L。

Answer 1

【答案】+175.2kJ/mol BC < > 66.7% 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 11.2

【解析】

（1）由a+b，可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=（+216.4-41.2）kJ/mol=+175.2kJ/mol；

答案為+175.2kJ/mol；

（2）①A、 N2和H2的起始物料比為1：3，且按照1：3反應(yīng)，則無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)化率都相等，N2和H2轉(zhuǎn)化率相等不能用于判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；

B、氣體的總質(zhì)量不變，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，恒壓條件下，當(dāng)反應(yīng)體系密度保持不變時(shí)，說明體積不變，則達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；

C、保持不變，說明氫氣、氨氣的濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；

D、達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度保持不變，但不一定等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，=2不能確定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤；

答案為BC；

②由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡混合氣體中氨氣的百分含量增大，由圖象可知P1<P2，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，則反應(yīng)平衡常數(shù)：B點(diǎn)＞D點(diǎn)；

答案為<；>；

③起始時(shí)投入氮?dú)夂蜌錃夥謩e為1mol、3mol，反應(yīng)的方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，C點(diǎn)氨氣的含量為50%，設(shè)轉(zhuǎn)化N2物質(zhì)的量為xmol，則

N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)

起始：1mol 3mol 0

轉(zhuǎn)化：x mol 3xmol 2xmol

平衡：(1-x)mol (3-3x)mol 2xmol

則×100%=50%，解得x=，則C點(diǎn)H2的轉(zhuǎn)化率為=66.7%；

答案為66.7%；

II. 陰極通入的SO32-發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成S2O42-，則陰極反應(yīng)式為：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；電解池的陽極水電離出的氫氧根離子放電生成氧氣，發(fā)生反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，則電解池中總反應(yīng)為：4SO32-+4H+2S2O42-+2H2O+O2↑，即轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)有4mol氫離子通過質(zhì)子交換膜，則反應(yīng)過程中通過質(zhì)子膜的H+為2mol時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，生成1molS2O42-，圖示NO吸收塔中S2O42-失去電子被氧化成SO32-，NO得到電子被還原成N2，根據(jù)得失電子守恒可知，吸收柱中生成N2的物質(zhì)的量為：n(N2)==0.5mol，標(biāo)況下0.5mol氮?dú)獾捏w積為：11.2L。

答案為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；11.2L。