Question

【題目】（1）已知：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）ΔH=-196.6kJ·mol-1

2NO（g）+O2（g）2NO2（g）ΔH=-113.0kJ·mol-1

則反應NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的ΔH=_____kJ·mol-1。

一定條件下，將NO2與SO2以體積比1：2置于密閉容器中發生上述反應，測得平衡時NO2與SO2體積比為1：6，則平衡常數K=______。

（2）一定條件下，在體積為3L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應生成甲醇（催化劑為Cu2O/ZnO）：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。根據題意完成下列各小題：

①反應達到平衡時，平衡常數表達式K=______。

②在500℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H2)=_____。（用圖中出現的字母表示）

③甲醇—空氣燃料電池是一種環境友好型堿性電池，該電池放電時，負極的反應式為_____。

④甲醇是未來的重要的能源物質，常溫下，1g甲醇液體完全燃燒生成液態水時放出22.7kJ的能量，寫出甲醇燃燒熱的熱化學方程式_____。

Answer 1

【答案】-41.8 2.67 mol(Lmin)-1 CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O CH3OH(l)+O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.76kJmol-1

【解析】

(1)相同狀態下氣體的體積比等于物質的量，反應前NO2與SO2的體積比為1:2，即物質的量之比為1:2；平衡時NO2與SO2體積比為1:6，即物質的量之比為1:6，可設初始投料為1molNO2和2molSO2，再根據三段式進行計算。

(1)已知：①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196.6kJmol-1
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=-113.0kJmol-1
將方程式可得方程式NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)△H=kJ/mol=-41.8kJ/mol；

設NO2與SO2的物質的量分別是1mol、2mol，設消耗的NO2物質的量為xmol，列三段式有：

平衡時NO2與SO2體積比為1：6，即(1-x)：(2-x)=1：6，x=0.8mol，則平衡時n(NO2)=0.2mol、n(SO2)=1.2mol、n(SO3)=0.8mol、n(NO)=0.8mol，因該反應前后氣體系數之和相等，所以可用物質的量代替濃度進行平衡常數的計算，則平衡常數K==2.67；

(2)①化學平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，所以K=；

②據圖可知500℃時經tbmin后反應達到平衡，平衡時△n(CH3OH)=nb mol，根據方程式可知該時間內△n(H2)=2nb mol，容器體積為3L，所以v(H2)== mol(Lmin)-1；

③放電時，負極上甲醇失電子發生氧化反應，由于電解質溶液顯堿性，所以生成碳酸根，電極方程式為CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；

④燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物放出的熱量，1mol CH3OH的質量為32g，1g甲醇燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ，則32g甲醇完全燃燒方程的熱量為725.76kJ，所以甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.76kJmol-1。