Question

（本題共17分）2013年霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。

（1）CO2是大氣中含量最高的一種溫室氣體，控制和治理CO2是解決溫室效應的有效途徑。目前，由CO2來合成二甲醚已取得了較大的進展，其化學反應是：

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H＞0。

①寫出該反應的平衡常數表達式 。

②判斷該反應在一定條件下，體積恒定的密閉容器中是否達到化學平衡狀態(tài)的依據是 。

A．容器中密度不變

B．單位時間內消耗2molCO2，同時消耗1mol二甲醚

C．v(CO2)︰v(H2)=1︰3

D．容器內壓強保持不變

（2）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)+2CO (g) 2CO2 (g) +N2 (g) 。在密閉容器中發(fā)生該反應時，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線，如圖所示。據此判斷：

① 該反應的ΔH 0（選填“＞”、“＜”）。

②當固體催化劑的質量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率。若催化劑的表面積S1＞S2，在右圖中畫出c(CO2)在T2、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線。

（3）已知：CO（g）＋ 2H2（g）CH3OH（g）△H = -a kJ?mol-1。

①經測定不同溫度下該反應的平衡常數如下：

溫度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某時刻、250℃測得該反應的反應物與生成物的濃度為c(CO)=0.4 mol·L－1、c(H2)=0.4 mol·L－1、c(CH3OH)=0.8 mol·L－1, 則此時v正 v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

②某溫度下，在體積固定的2L的密閉容器中將1 mol CO和2 mol H2混合，測得不同時刻的反應前后壓強關系如下：

時間（min）	5	10	15	20	25	30
壓強比(P后/P前)	0.98	0.90	0.80	0.70	0.70	0.70

達到平衡時CO的轉化率為 。

（4）氨有著廣泛的用途，如可用于化肥、硝酸、合成纖維等工業(yè)生產。用0.10mol·L—1鹽酸分別滴定20.00mL0.10mol·L—1的NaOH溶液和20.00mL0.10mol·L—1氨水所得的滴定曲線如下：

請指出鹽酸滴定氨水的曲線為 （填A、B），請寫出曲線a點所對應的溶液中各離子濃度由大到小的排列順序 。

（5）液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視。它在安全性、價格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢。氨在燃燒實驗驗中相關的反應有：

4NH3（g）+3O2（g）= 2N2（g）+6H2O（l） △H1 ①

4NH3（g）+5O2（g）= 4NO（g）+6H2O（l） △H2 ②

4NH3（g）+6NO（g）= 5N2（g）+6H2O（l） △H3 ③

請寫出上述三個反應中△H1、△H2、△H3三者之間關系的表達式，△H1= 。

（6）美國Simons等科學家發(fā)明了使NH3直接用于燃料電池的方法，其裝置為用鉑作為電極，加入電解質溶液中，其電池反應為 4NH3+3O2=2N2+6H2O。寫出該燃料電池的正極反應式 。

 

Answer 1

（1）①（1分）②B、D（2分，錯選1個扣1分）

（2）①＜（1分）

②（2分）

[起點在原點0處（給1分），達到平衡的時間遲于“T2、S1”曲線的平衡點（給1分）]

（3）①＜（2分） ② 45%（2分）

（4）B（1分）c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)（2分）

（5）（2分） (6) O2+2H2O+4e-=4OH- （2分）

【解析】

試題分析：（1）①化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則根據方程式可知，該反應的平衡常數表達式為；

②A．反應前后氣體的質量不變，容器容積不變，所以容器中氣體的密度始終不變，額容器中密度不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，A錯誤；B．單位時間內消耗2molCO2，同時消耗1mol二甲醚，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，B正確；C．規(guī)劃方程式可知v(CO2)︰v(H2)=1︰3是恒成立的，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，C錯誤；D．正方應是體積減小的可逆反應，因此壓強也是減小的，所以當容器內壓強保持不變時可以說明反應達到平衡狀態(tài)，D正確，答案選BD。

（2）①圖象中T1先達平衡，即T1＞T2，由于T1中c（CO2）較小，即溫度升高，化學平衡向逆反應方向移動，為放熱反應，故答案為：＜；

②催化劑的表面積S1＞S2，S2反應速率比S1小，即達到平衡所需時間長，由于催化劑不影響化學平衡的移動，達平衡狀態(tài)時，與T2、S1條件下相同，故答案為：

；

（3）①250℃測得該反應的反應物與生成物的濃度為c（CO）＝0.4mol?L-1、c（H2）＝0.4mol?L-1、c（CH3OH）＝0.8mol?L-1，濃度商Q＝＝12.5＞K＝2.041，說明反應逆向進行v正＜v逆；

②平衡狀態(tài)壓強比（P后/P前）＝0.70，則反應后氣體的物質的量＝3mol×0.70＝2.10mol，氣體減少的物質的量＝3mol-2.1mol＝0.9mol，根據氣體減少的物質的量與氫氣之間的關系式知參加反應的CO的物質的量0.9mol÷2＝0.45mol，則CO的轉化率×100%＝45%；

（4）由0.10mol?L-1的NaOH溶液的pH＝13，由圖象可知，A為鹽酸滴定氫氧化鈉的曲線，則B為鹽酸滴定氨水的曲線，在曲線a點pH＞7可知，溶液顯堿性，c（OH-）＞c（H+），再根據電荷守恒可知，c（Cl-）+c（OH-）=c（NH4+）+c（H+），則c（NH4+）＞c（Cl-），電離產生氫氧根離子，則c（NH4+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+），故答案為：B；c（NH4+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）；

（5）由反應4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H1 ①

4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（l）△H2 ②

4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H3③

則反應（②×3+③×2）÷5可得到反應①，則△H1＝；

（6）由總反應4NH3+3O2＝2N2+6H2O可知，壓強得到電子，所以氧氣在正極通入，則正極反應為O2+2H2O+4e-＝4OH-。

考點：考查電離常數、外界條件對平衡狀態(tài)的影響、平衡狀態(tài)判斷、可逆反應有關計算、電離平衡、中和滴定、離子濃度的比較、反應熱、電極反應等