【題目】2011年12月30日中國(guó)環(huán)境保護(hù)部通過(guò)了新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,調(diào)整了污染物項(xiàng)目及限值,增設(shè)了PM2.5平均濃度限值,收緊了NO2等污染物的濃度限值。

1①甲烷是一種清潔燃料,在一定條件下,發(fā)生反應(yīng):CH4g+H2OgCOg+3H2g ΔH>0。將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O通入反應(yīng)容器假設(shè)容積為10L,10 min末有0.10 mol CO生成,則10 min內(nèi)該反應(yīng)的速率vH2= ②已知甲烷燃料電池的工作原理如右圖所示。該電池中甲烷從 進(jìn)填“a”、“b”、“c”、“d”,電極Ⅰ是 極,寫(xiě)出該電池負(fù)極的電極反應(yīng): 。

2某工廠利用尾氣CO制甲醇,在一定壓強(qiáng)和固定容積的容器中,通入a molCO與2a mol H2,在催化劑作用下反應(yīng):COg+2H2g CH3OHg,CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,則:

P1 P2填“<”、“>”或“=”。

②下列各項(xiàng)中,不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是 。

a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化

b.一定條件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

c.一定條件下,CO、H2和CH3OH的濃度保持不變

d.一定條件下,單位時(shí)間內(nèi)消耗1 mol CO,同時(shí)生成l mol CH3OH

③如下圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。請(qǐng)分別畫(huà)出在T1 、T2溫度下,H2的濃度隨時(shí)間變化的曲線

3某硝酸處理NO2方法是:催化劑存在時(shí)用H2將NO2還原為N2。

已知:2H2g+O2g=2H2Og=-483.6kJ/mol

N2g+2O2g=2NO2g=+67.7kJ/mol

則H2還原NO2生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是

【答案】

1①3.0×10-3mol·L1·min1;

b負(fù);CH4-8e-+2H2O=CO2↑+8H+;

2①<;②d ;

34H2g+2NO2g=N2g+4H2Og H=-1034.9 kJ/mol

【解析】

試題分析1①10min末有0.1mol CO生成根據(jù)方程式CH4g+H2Og COg+3H2g可知,生成的氫氣為0.1mol×3=0.3mol,容器的體積為10L,1min內(nèi)用氫氣表示的平均速率vH2==3.0×10-3molL-1min-1;故答案為:3.0×10-3molL-1min-1

根據(jù)裝置可以知道d處生成大量的水,氫離子移向的電極為原電池的正極,所以c電極是通入的氧氣,b口通入的物質(zhì)為甲烷,電極Ⅰ是負(fù)極,甲烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極方程式為CH4-8e-+2H2O= CO2↑+8H+,故答案為:b負(fù);CH4-8e-+2H2O= CO2↑+8H+;

2①由圖可知溫度相同時(shí),到達(dá)平衡時(shí),壓強(qiáng)為p2的CO轉(zhuǎn)化率高,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng),即p1<p2;故答案為:<;

②a.該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng),恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化,說(shuō)明容器中氣體的物質(zhì)的量不變,能夠說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡,不選;b.一定條件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等,表示正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,能夠說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡,不選;c.一定條件下,CO、H2和CH3OH的濃度保持不變,能夠說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡,不選;d.一定條件下,單位時(shí)間內(nèi)消耗1 mol CO,同時(shí)生成l mol CH3OH,均表示正反應(yīng)速率,不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡,選;故選d;

③根據(jù)圖像,溫度T1>T2,升高溫度,CO的轉(zhuǎn)化率增大,平衡正向移動(dòng),H2的濃度減小,在T1 、T2溫度下,H2的濃度隨時(shí)間變化的曲線為,故答案為:;

32H2g+O2g=2H2Og△H=-483.6kJmoL-1 1,N2g+2O2g=2NO2g△H=+67.7kJmoL-12,將方程式1×2-2得4H2g+2NO2g=N2g+4H2Og△H=2-483.6kJmoL-1-+67.7kJmoL-1=-1034.9 kJmoL-1,故答案為:4H2g+2NO2g=N2g+4H2Og△H=-1034.9 kJmoL-1

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