Question

空氣質(zhì)量與我們的健康息息相關(guān)，目前我國通過監(jiān)測6項污染物的質(zhì)量濃度來計算空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI），SO₂、NO₂和CO是其中3項中的污染物．
（1）上述3種氣體直接排入空氣后會引起酸雨的氣體有

 

（填化學式）．
（2）早期人們曾經(jīng)使用鉛室法生產(chǎn)硫酸，其主要反應(yīng)為：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）
①若已知2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=a kJ?mol^-1
        2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=b kJ?mol^-1
則SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
②一定溫度下，向固定體積為2L的密閉容器中充入SO₂和NO₂各1mol，發(fā)生反應(yīng)：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）
下列事實中不能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是

 

（選填序號）．
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體的顏色保持不變
c．NO的物質(zhì)的量保持不變
d．每生成1mol SO₃的同時消耗1mol NO₂
③測得②中反應(yīng)5min末到達平衡，此時容器中NO與NO₂的體積比為3：1，則這段時間內(nèi)SO₂的反應(yīng)速率υ（SO₂）=

 

，此反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

．
（3）甲醇日趨成為重要的有機燃料，通常利用CO和H₂合成甲醇，其反應(yīng)的化學方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）．今在一容積可變的密閉容器中，充有10mol CO和20mol H₂，用于合成甲醇．CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強（P）的關(guān)系如圖所示：
①上述合成甲醇的反應(yīng)為

 

反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．
②A、B、C三點的平衡常數(shù)K_A、K_B、K_C的大小關(guān)系為

 

．
③若將達到平衡狀態(tài)A時生成的甲醇用于構(gòu)成甲醇一氧氣燃料電池，電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液，則該電池工作時正極的電極反應(yīng)式為

 

，理論上通過外電路的電子最多為

 

mol．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡狀態(tài)的判斷,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學平衡專題

分析：（1）從空氣污染的角度分析，利用酸雨形成的過程相關(guān)知識解決；
（2）①用蓋斯定律解決；
     ②化學平衡狀態(tài)的判定，分析時注意兩個核心：v（正）=v（逆）和  各組分的濃度保持不變；
     ③利用三段式法求算；
（3）①化學平衡圖象分析方法，平衡圖象題主要注意三點一趨勢，三點是：圖象的起點、拐點、終點，一趨勢是看曲線的變化趨勢．當然要看好橫、縱坐標的向量．
②對于一個給定的化學反應(yīng)，化學平衡常數(shù)的影響因素只有溫度；
③燃料電池的正極電極反應(yīng)式書寫，只有兩種寫法：
酸性：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O
堿性：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

解答： 解：（1）SO₂、NO₂和CO中，能和空氣中的水蒸氣反應(yīng)的有SO₂、NO₂
SO₂+H₂O=H₂SO₃ H₂SO₃進一步被氧氣氧化為硫酸，
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，硫酸和硝酸融入雨水，形成酸雨，在空氣中CO不能與水反應(yīng)．
故答案為：SO₂、NO₂；
（2）①據(jù)兩熱化學方程式
①2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=a kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=b kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：①-②得③：2SO₂（g）+2NO₂（g）=2SO₃（g）+2NO（g）△H=2（a-b）kJ?mol^-1
③÷2，得
SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）△H=（a-b）kJ?mol^-1
故答案為：（a-b）kJ?mol^-1；
 ②a．在SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）反應(yīng)中，反應(yīng)前后的氣體體積變化等于零，即△V=0，無論是否平衡，體系內(nèi)的壓強永遠不變；a不能說明反應(yīng)以達到化學平衡；
b．只有NO₂有顏色，氣體的顏色不變，說明NO₂的量不再發(fā)生變化，b可說明反應(yīng)以達到化學平衡；
c．NO的物質(zhì)的量不變，c說明反應(yīng)以達到化學平衡；
d．中生成 SO₃和消耗 NO₂反應(yīng)都是向正向進行，d不能說明反應(yīng)以達到化學平衡．
故答案為：ad；
 ③設(shè)參加反應(yīng)的SO₂為nmol 
             SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）
反應(yīng)前（mol）  1        1       0        0
反應(yīng)了（mol）  n        n       n        n
5min末（mol） 1-n      1-n      n        n

n

1-n

=

3

1

可求得：n=

3

4

=0.75
υ（SO₂）=

0.75

2×5

=0.075mol/（L?min）
因其體積是2L，求出各自的濃度代入可求K
K=

0.375×0.375

0.125×0.125

=9
故答案為：0.075mol/（L?min）；9；
（3）①從圖上可見，在P₂時，隨溫度的升高CO的轉(zhuǎn)化率越來越低，可見，升溫時平衡向逆向移動，據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)放熱．
故答案為：放熱
 ②化學平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應(yīng)放熱，溫度越高平衡逆向移動，K值減�。�
故答案為：K_a=K_b＞K_C；
 ③燃料電池的正極，是氧氣反應(yīng)，在堿性條件下有水參與生成氫氧根．O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
A點CO的平衡轉(zhuǎn)化率50%，參加反應(yīng)的CO為：10mol×50%=5mol
從CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）分析，生成CH₃OH也為5mol，CH₃OH燃燒生成二氧化碳和水，只有C的價態(tài)從-2變?yōu)?4，H、O價態(tài)沒變，所以1molCH₃OH燃燒轉(zhuǎn)移6mol電子，故5molCH₃OH反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為：5×6=30．
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；30．

點評：本題考查范圍較廣，看起來跨度很大，從燃料電池到氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移，其實，電化學本身就是分開進行的氧化還原反應(yīng)，只有分開進行才有電子的定向移動，形成電流．
 有關(guān)蓋斯定律的習題，首先要根據(jù)所求的反應(yīng)分析，分析以下幾點：
1、所求反應(yīng)中的反應(yīng)物在哪個反應(yīng)了？是反應(yīng)物還是生成物？
2、所給反應(yīng)中哪些物質(zhì)是所求反應(yīng)中沒有的？
3、如何才能去掉無用的？然后，通過相互加減，去掉無關(guān)物質(zhì)．將所對應(yīng)的△H代入上述化學方程式的加減中就可以了．