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(lái)源于汽車尾氣。已知： N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H＝＋180.50 kJ·mol－1 2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) △H＝－566.00kJ·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(wú)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(kāi)發(fā)利用清潔能源可減少污染，解決霧霾問(wèn)題。甲醇是一種可再生的清潔能源，具有廣闊的開(kāi)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)大小為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(shuō)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為阿伏加德羅常數(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】 2CO(g) ＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g) △H＝－746.50kJ·mol－1 ＜ ＞ K= BC 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) CH3OH－6e—＋8OH—＝CO32—＋6H2O

【解析】Ⅰ．轉(zhuǎn)化成無(wú)毒物質(zhì)2CO(g) ＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g)，①N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H＝＋180.50 kJ·mol－1 ，②2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) △H＝－566.00kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律由②-①得，2CO(g) ＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g) △H＝－566.00kJ·mol－1－180.50 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)椤?/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)的定義，K=；（3）A、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，則壓強(qiáng)不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡人，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、沒(méi)有指定反應(yīng)的方向，不能說(shuō)明是否達(dá)到平衡，選項(xiàng)B正確；C、根據(jù)密度的定義，恒容說(shuō)明體積不變，組分都是氣體，氣體總質(zhì)量不變，密度不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，選項(xiàng)C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(shuō)明達(dá)到平衡，選項(xiàng)D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(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，選項(xiàng)E錯(cuò)誤；答案選BC；（4）保證c(H2)不變情況下，增大容器體積，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)，答案選C；Ⅲ．（1）通氧氣的一極為正極，通甲醇的一極為負(fù)極，CH3OH＋2O2＝CO2＋2H2O此裝置為燃料電池，，電解質(zhì)溶液為KOH，CO2轉(zhuǎn)變成CO32—，因此負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH3OH－6e—＋8OH—＝CO32—＋6H2O；（2）轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為mol，根據(jù)電極反應(yīng)式可推出n(CH3OH)= mol。