Question

(14分)汽車(chē)作為一種現(xiàn)代交通工具正在進(jìn)入千家萬(wàn)戶，汽車(chē)尾氣中含有CO、NOx等有毒氣體，其污染問(wèn)題也成為當(dāng)今社會(huì)急需解決的問(wèn)題。

（1）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N2和O2反應(yīng)，其能量變化示意圖如圖：

則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 。

（2）對(duì)汽車(chē)加裝尾氣凈化裝置，可使CO、NOx有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體。

2xCO＋2NOx == 2xCO2＋N2，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.4x mol時(shí)，該反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的N2體積 L。

（3）一氧化碳是一種用途相當(dāng)廣泛的化工基礎(chǔ)原料�？梢赃�原金屬氧化物，還可以用來(lái)合成很多有機(jī)物如甲醇等。在壓強(qiáng)為0.1 MPa條件下，將a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇： CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)；△H＝ -b kJ?mol-1

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為 。

②若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是 。

A．升高溫度 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大 D．再充入1 mol CO和3 mol H2

③經(jīng)測(cè)定不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：

溫度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某時(shí)刻、250℃測(cè)得該反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物的濃度為c(CO) ＝0.4 mol/L、c(H2)＝0.4 mol/L、c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1, 則此時(shí)v正 v逆(填＞、＜或＝)。

（4）甲醇是重要的基礎(chǔ)化工原料，又是一種新型的燃料，最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極加入甲醇，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子。該電池的正極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________。電池工作時(shí)，固體電解質(zhì)里的O2-向_______極移動(dòng)。

Answer 1

（1）N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+183 kJ/moL （2分） （2）2.24L （2分）

（3）①K= （2分） ②BD （2分） ③ ＜ （2分）

（4）O2+4e-=2O2- （2分） 負(fù) （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，結(jié)合能量變化示意圖知1molN2和1molO2生成2molNO的焓變?yōu)?183 kJ/moL，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+183 kJ/moL；（2）反應(yīng)2xCO＋2NOx == 2xCO2＋N2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4x，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.4x mol時(shí)，該反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的N2體積2.24L；（3）① 根據(jù)題給化學(xué)方程式和化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)原則書(shū)寫(xiě)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=；② A、合成甲醇的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率降低，錯(cuò)誤；B、將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率增加，正確；C、容積不變的情況下充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，平衡不移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率不變，錯(cuò)誤；D、再充入1 mol CO和3 mol H2相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率增加，正確，選BD；③ 根據(jù)題給數(shù)據(jù)計(jì)算：Q==0.8 mol·L－1/（0.4 mol·L－1）3=12.5，250℃時(shí)，K=2.041，Q＞K，反應(yīng)逆向進(jìn)行，則此時(shí)v正＜v逆；（4）甲醇燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，作正極，另一個(gè)電極加入甲醇，作負(fù)極，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子。該電池的正極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2- ；電池工作時(shí)，固體電解質(zhì)里的O2-向負(fù)極移動(dòng)。

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)原理，涉及熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、化學(xué)平衡和電化學(xué)。