Question

【題目】應(yīng)對(duì)霧霾污染、改善空氣質(zhì)量需要從多方面入手。

I．研究發(fā)現(xiàn)，NOx是霧霾的主要成分之一，NOx主要來源于汽車尾氣。

已知：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.50kJ·mol－1

2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=－566.00 kJ·mol－1

為了減輕大氣污染，人們提出在汽車尾氣排氣管口采用催化劑將NO和CO轉(zhuǎn)化成無污染氣體參與大氣循環(huán)，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。

II．開發(fā)利用清潔能源可減少污染，解決霧霾問題。甲醇是一種可再生的清潔能源，具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景，一定條件下用CO和H2合成CH3OH：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在2L密閉容器中充入物質(zhì)的量之比為1:2的CO和H2，在催化劑作用下充分反應(yīng)。平衡混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如下圖所示。

（1）該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H 0（填“＞”或“＜”），壓強(qiáng)的相對(duì)大小與P1 P2（填“＞”或“＜”）。

（2）該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 。

（3）下列各項(xiàng)中，不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是 。

A．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化

B．v(CO)：v(H2)：v(CH3OH)=1:2:1

C．容器內(nèi)的密度不再變化

D．容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

E．容器內(nèi)各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化

（4）某溫度下，在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的體積，平衡 （填字母）。

A．向正反應(yīng)方向移動(dòng) B．向逆反應(yīng)方向移動(dòng) C．不移動(dòng)

作出此判斷的依據(jù)是 。

III．依據(jù)燃燒反應(yīng)原理，合成的甲醇可以設(shè)計(jì)如圖所示的燃料電池裝置。

（1）負(fù)極電極反應(yīng)式為 。

（2）電池工作時(shí)，若電流強(qiáng)度為I，1個(gè)電子所帶電量為q，NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值，則該裝置每分鐘消耗甲醇的物質(zhì)的量為 mol（假設(shè)化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能）。

Answer 1

【答案】Ⅰ.2CO(g) ＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g) △H＝－746.50kJ·mol－1 ；

Ⅱ．（1）＜；＞；（2）K=；（3）BC；（4）C，保證C(H2)不變情況下，增大容器體積，c(CH3OH)與c(CO)同等倍數(shù)減小，根據(jù)濃度商Qc=，推得Qc=K，所以平衡不移動(dòng)；Ⅲ．（1）CH3OH－6e—＋8OH—＝CO32—＋6H2O；（2）。

【解析】

試題分析：I.轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì).2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，②2CO(g)＋O22CO2(g)，②－①，得出NO(g)＋CO(g) CO2(g)＋N2(g) △H=(－566－180.5)kJ·mol－1=－746.50kJ·mol－1；II.（1）隨著溫度升高，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減少，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)方向?yàn)?/span>△H<0，作等溫線，隨著壓強(qiáng)增大，平衡向體積減小的方向移動(dòng)，根據(jù)圖表，即p1>p2；（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)定義，K=c(CH3OH)/[c(CO)×c2(H2)]；（3）A、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，則壓強(qiáng)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；B、沒有指明反應(yīng)的方向，不能說明是否達(dá)到平衡，故正確；C、根據(jù)密度的定義，恒容說明體積不變，組分都是氣體，質(zhì)量不變，密度不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；D、根據(jù)平均摩爾質(zhì)量的定義，氣體質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不等，氣體物質(zhì)的量減少，因此平均摩爾質(zhì)量不變，說明達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；E、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，當(dāng)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；（4） 保證C(H2)不變情況下，增大容器體積，c(CH3OH)與c(CO)同等倍數(shù)減小，根據(jù)濃度商Qc= ，推得Qc=K，所以平衡不移動(dòng)，故選項(xiàng)C正確；III.（1）通氧氣的一極為正極，通甲醇一極為負(fù)極，，此裝置為燃料電池，CH3OH＋2O2→CO2＋2H2O，電解質(zhì)溶液為KOH，CO2轉(zhuǎn)變成CO32－，因此負(fù)極電極反應(yīng)式：CH3OH＋8OH－－6e－=CO32－＋6H2O；（2）轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為60I/qNAmol，根據(jù)電極反應(yīng)式，推出n(CH3OH)=1OI/qNAmol。