Question

(14分) 2013年10月9日，2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)在瑞典揭曉，猶太裔美國理論化學(xué)家馬丁·卡普拉斯、美國斯坦福大學(xué)生物物理學(xué)家邁克爾·萊維特和南加州大學(xué)化學(xué)家亞利耶·瓦謝爾因給復(fù)雜化學(xué)體系設(shè)計(jì)了多尺度模型而分享獎(jiǎng)項(xiàng)。三位科學(xué)家的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于廢氣凈化及植物的光合作用的研究中，并可用于優(yōu)化汽車催化劑、藥物和太陽能電池的設(shè)計(jì)。

汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) △H＜0

（1）同一條件下該反應(yīng)正反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1，逆反應(yīng)的表達(dá)式平衡常數(shù)為K2，K1與K2的關(guān)系式 。

（2）若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是 （填代號(hào)）。

（3）在體積為10L的密閉容器中，加入一定量的CO2和H2，在900℃時(shí)發(fā)生吸熱反應(yīng)并記錄前5min各物質(zhì)的濃度，第6min改變了條件。各物質(zhì)的濃度變化如下表；

時(shí)間/min	CO2（mol/L）	H2（mol/L）	CO（mol/L）	H2O（mol/L）
0	0.2000	0.3000	0	0
2	0.1740	0.2740	0.0260	0.0260
5	0.0727	0.1727	0.1273	0.1273
6	0.0350	0.1350	0.1650

①前2min，用CO表示的該化學(xué)反應(yīng)的速率為 ；

②第5—6min，平衡移動(dòng)的可能原因是 ；

（4）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g) △H＝－56.9 kJ/mol

H2O(g) ＝ H2O(l) △H＝－44.0 kJ／mol

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的熱化學(xué)方程式： 。

（5）在一定條件下，可以用NH3處理NOx。已知NO與NH3發(fā)生反應(yīng)生成N2和H2O，現(xiàn)有NO和NH3的混合物1mol，充分反應(yīng)后得到的還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1.4 g，則原反應(yīng)混合物中NO的物質(zhì)的量可能是_____________。

（6）在一定條件下，也可以用H2可以處理CO合成甲醇和二甲醚（CH3OCH3）及許多烴類物質(zhì)。當(dāng)兩者以物質(zhì)的量1:1催化反應(yīng)，其原子利用率達(dá)100%，合成的物質(zhì)可能是 。

a．汽油 b．甲醇 c．甲醛 d．乙酸

Answer 1

（1）K1=K2-1

（2）bd

（3）①0.0130mol/(L·min) ②升高溫度或減小H2O的濃度

（4）CH4(g)+N2O4(g) ==N2(g) +2H2O(g) + CO2(g) △H= —898.1kJ/mol

（5）0.3mol或0.8mol

（6）c

【解析】

試題分析：（1）2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) △H＜0，K1=，逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K2==，所以K1=K2-1 ；

（2）若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，濃度、轉(zhuǎn)化率等均不隨時(shí)間的變化而變化，故，本小題選擇bd；

（3）①;

②第5—6min，平衡移動(dòng)的原因是升高溫度或減小H2O的濃度；

（4）CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol ①

2NO2(g)N2O4(g) △H＝－56.9 kJ/mol ②

H2O(g) ＝ H2O(l) △H ＝ －44.0 kJ／mol ③

=-898kJ/mol

熱化學(xué)方程式為CH4(g)+N2O4(g) ==N2(g) +2H2O(g) + CO2(g) △H= —898.1kJ/mol

（5）NO與NH3發(fā)生反應(yīng)生成N2和H2O，反應(yīng)方程式為6NO+4NH3=5N2+6H2O，充分反應(yīng)后得到的還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1.4 g，那么還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多=0.05mol，分為兩種情況：①若NO完全反應(yīng)，n(NO)=；②若NH3完全反應(yīng)，n(NO)=；

（6）當(dāng)兩者以物質(zhì)的量1:1催化反應(yīng)，其原子利用率達(dá)100%，根據(jù)原子守恒，可知產(chǎn)物為甲醛，故選擇C。

考點(diǎn)：平衡常數(shù)的計(jì)算，平衡狀態(tài)的判斷，反應(yīng)速率的計(jì)算，熱化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算

考點(diǎn)分析： 考點(diǎn)1：化學(xué)反應(yīng)與能量 考點(diǎn)2：化學(xué)反應(yīng)速率 考點(diǎn)3：化學(xué)平衡狀態(tài)及移動(dòng) 試題屬性

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