Question

環(huán)境問題備受世界關(guān)注．化工廠以及汽車尾氣排放的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、硫化物等氣體己成為大氣污染的主要因素．
（1）CO的中毒是由于CO與血液中血紅蛋白的血紅素部分反應(yīng)生成碳氧血紅蛋白，反應(yīng)方程式可表示為：CO+Hb?O₂?O₂+Hb?CO．實驗表明，c（Hb?CO）即使只有c（Hb?O₂）的

1

50

，也可造成人的智力損傷．已知t℃時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=200，吸入肺部O₂的濃度約為1.0×10^-2mol?L^-1，若使c（Hb?CO）小于c（Hb?O₂）的

1

50

，則吸入肺部CO的濃度不能超過

 

 mol?L^-1．
（2）汽車尾氣治理的方法之一是在汽車的排氣管上安裝一個“催化轉(zhuǎn)化器”．已知反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-113kJ?mol^-1
①為了模擬催化轉(zhuǎn)化器的工作原理，在t℃時，將2molNO與1mol CO充入lL反應(yīng)容器中，反應(yīng)過程中NO（g）、CO（g）、N₂（g）物質(zhì)的量濃度變化如圖．反應(yīng)進(jìn)行到15min時，NO的平均反應(yīng)速率為

 

．

②觀察在20min～30min內(nèi)N₂（g）發(fā)生變化的曲線圖，判斷引起該變化的條件可能是

 

；
a．加入催化劑                     b．降低體系溫度
c．縮小容器體積為0.5L             d．增加CO₂的物質(zhì)的量
（3）煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題．
已知：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	830	1000
平衡常數(shù)K	10	9	1	0.6

試回答下列問題
①上述正向反應(yīng)是

 

反應(yīng)（填“放熱”、“吸熱”），某溫度下上述反應(yīng)平衡時，恒容、升高溫度，容器內(nèi)混合氣體的壓強

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②在830℃發(fā)生上述反應(yīng)，以下表中的物質(zhì)的量投入恒容反應(yīng)器，其中向正反應(yīng)方向移動的有

 

選填A(yù)、B、C、D）．

	A	B	C	D
n（CO2）	3	1	0	1
n（H2）	2	1	0	1
n（CO）	1	2	3	0.5
n（H2O）	5	2	3	2

（4）將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為：2CO₂（g）+6H₂（g）

催化劑

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
用甲醚作為燃料電池原料，在堿性介質(zhì)中該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

 

．若以4.48L?min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入甲醚（沸點為-24.9℃），用該電池電解100mL 2mol?L^-1CuSO₄溶液，通電0.5min后，理論上可析出金屬銅

 

g．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)電源新型電池,反應(yīng)速率的定量表示方法

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)K=

c(O2)?c(Hb?CO)

c(CO)?c(Hb?O2)

=200代入公式計算；
（2）①根據(jù)V=

△n V

△t

來計算；
②根據(jù)氮氣的變化結(jié)合圖象根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響來判斷；
（3）①依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度的變化結(jié)合平衡移動原理分析判斷反應(yīng)的熱量變化，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高平衡常數(shù)減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，溫度升高，反應(yīng)速率增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，壓強增大；
②根據(jù)830℃時，平衡常數(shù)k=1，依據(jù)濃度計算和平衡常數(shù)比較判斷；
（4）甲醚作為燃料電池的原料．甲醚在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)電極書寫方法寫出電極反應(yīng)；甲醚燃料電池為原電池做電源電解硫酸銅溶液，鋅接原電池負(fù)極做陰極，依據(jù)電解原理，陽離子移向陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，結(jié)合電極反應(yīng)電子守恒計算；

解答： 解：（1）根據(jù)平衡常數(shù)K=

c(O2)?c(Hb?CO)

c(CO)?c(Hb?O2)

=200K，若使c（Hb?CO）小于c（Hb?O₂）的 1/50，且吸入肺部O₂的濃度約為1.0×10^-2mol?L^-1，則有

c(O2)

c(CO)

＞200×50，則吸入肺部CO的濃度不能超過

1.0×10-2mol/L

10000

=1.0×10^-6mol?L^-1，
故答案為：1.0×10^-6；
（2）①由圖象可知在15min內(nèi)NO的物質(zhì)的量變化0.4mol，則NO的平均反應(yīng)速率為=

0.4 1

15

mol?L^-1?min^-1₌0.027 mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.027 mol?L^-1?min^-1；
②由圖象可知，平衡向正反應(yīng)方向移動，
a、加入催化劑，平衡不移動，故a錯誤；
b、降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，故b正確；
c、縮小容器體積，平衡向正反應(yīng)方向移動，達(dá)平衡時，濃度應(yīng)大于25min時的濃度，故c錯誤；
d、增加CO₂的物質(zhì)的量，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氮氣的平衡濃度降低，故d錯誤．
故答案為b；
（3）1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高平衡常數(shù)減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)前后氣體體積不變，等容容器中壓強之比等于溫度之比，所以壓強增大，故答案為：放熱；增大；
（2）根據(jù)830℃時，平衡常數(shù)k=1計算；
A、Q=

2×3

5×1

＞1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，故A錯誤；
B、Q=

1×1

0.5×2

＜1，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，故B正確；
C、只有反應(yīng)物，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，故C正確；
D、Q=

1×1

0.5×2

=1．達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡不移動，故D錯誤．
故答案為：B、C．
（4）若用甲醚作為燃料電池的原料，甲醚在負(fù)極失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)，在堿性介質(zhì)中電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
③甲醚燃料電池設(shè)計如圖所示的裝置，甲醚燃料電池為原電池做電源電解硫酸銅溶液，陰極電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，通入甲醚（沸點為-24.9℃）的速率為4.48L?min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則通電0.5min后消耗甲醚的物質(zhì)的量是2.24L即0.1mol，根據(jù)反應(yīng)CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，這些甲醚伴隨著1.2mol電子轉(zhuǎn)移，陰極電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，100mL2mol?L^-1CuSO₄溶液中銅離子的物質(zhì)的量是0.2mol，只能轉(zhuǎn)移電子0.4mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子1.2mol時，析出金屬銅的物質(zhì)的量是0.2mol，質(zhì)量是0.2mol×64g/mol=12.8g，
故答案為：12.8．

點評：本題主要考查了平衡常數(shù)的計算、外界條件對平衡的影響、燃料電池的工作原理以及電子守恒的計算等知識，難度中等．