Question

減少NO₂、SO₂、CO等有害氣體對(duì)大氣環(huán)境的危害，是人類的共同追求．
（1）在原子經(jīng)濟(jì)學(xué)原則引導(dǎo)下，化學(xué)家用CO與H₂在加熱加壓條件合成了液體燃料甲醇，其化學(xué)反應(yīng)方程式為

CO+2H₂

加熱  .

加壓

CH₃OH

．
（2）以甲醇做燃料的電池，如圖所示，其負(fù)極是

b

（填a或b），
負(fù)極的反應(yīng)式為

CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺

，正極的反應(yīng)式為_

O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O

．
該燃料電池在理想狀態(tài)下，將有96.5%的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，即消耗1mol液體甲醇所能產(chǎn)生的最大電能達(dá)702.1kJ，則通常甲醇燃燒的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為

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 一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

b

．
a．體系壓強(qiáng)保持不變               b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變       d．每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂
當(dāng)上述反應(yīng)平衡時(shí)，測(cè)得NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=

8

3

．
當(dāng)給已達(dá)平衡狀態(tài)的上述反應(yīng)升溫時(shí)，平衡常數(shù)K′

變大

．（變大、變小或不變）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)CO與H₂在加熱加壓條件合成甲醇寫出反應(yīng)方程式；
（2）燃料電池中通入燃料的一極為負(fù)極，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)，該燃料電池的電解質(zhì)溶液呈酸性，所以負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，氧氣在正極上生成水；96.5%的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，即消耗1mol液體甲醇所能產(chǎn)生的最大電能達(dá)702.1kJ，燃燒1mol液體甲醇放出熱量為：

702.1kJ

96.5%

，然后寫出其熱化學(xué)方程式；
（3）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，可計(jì)算平衡常數(shù)，△H＞0，升高溫度平衡正移，K變大．

解答：解：（1）根據(jù)CO與H₂在加熱加壓條件合成甲醇寫出方程為CO+2H₂

加熱  .

加壓

CH₃OH，故答案為：CO+2H₂

加熱  .

加壓

CH₃OH；
（2）燃料電池中通入燃料的一極為負(fù)極，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)，該燃料電池的電解質(zhì)溶液呈酸性，所以負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，氧氣在正極上生成水，正極電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；
96.5%的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，即消耗1mol液體甲醇所能產(chǎn)生的最大電能達(dá)702.1kJ，燃燒1mol液體甲醇放出熱量為

702.1kJ

96.5%

=727.6KJ，其熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-727.6kJ/mol，
故答案為：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．無論是否達(dá)到平衡，體系壓強(qiáng)都保持不變，不能用于判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明濃度不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計(jì)量數(shù)之比為1：1，無論是否達(dá)到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤．
            NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g） 
起始物質(zhì)的體積 a      2a       0       0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x      x        x        x
平衡物質(zhì)的體積 a-x   2a-x      x        x
平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，即（a-x）：（2a-x）=1：6，故x=

4

5

a，故平衡常數(shù)K=

C(SO3)C(NO)

c(NO2)C(SO2)

=

x 2

(a-x)(2a-x)

=

16

25

=

8

3

，
已知△H＞0，升高溫度平衡正移，K變大，
故答案為：b；

8

3

；變大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，熱化學(xué)方程式的書寫，原電池原理，明確燃料電池中正負(fù)極上得失電子，題目綜合性較強(qiáng)．