Question

（16分）I、用CH₄催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+ CO₂（g）+2H₂O（g）     △H=" -574" kJ·mol^-l 
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+ CO₂（g）+ 2H₂O（g）       △H=" -1160" kJ·mol^-l
③H₂O（g）=H₂O（1）    △H=-44．0 kJ·mol^-l
寫出CH₄（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（1）的熱化學(xué)方程式____   。
II、開發(fā)新能源和三廢處理都是可持續(xù)發(fā)展的重要方面。
（1）由碳的氧化物贏接合成乙醇燃料已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)。如采取以CO和H₂為原料合成乙醇，化學(xué)反應(yīng)方程式：2CO（g）+4H₂（g）－CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）;若密閉容器中充有10 mol CO與20mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成乙醇：CO的轉(zhuǎn)化率（a）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①若A、B兩點(diǎn)表示在某時(shí)刻達(dá)到的平衡狀態(tài)，此時(shí)在A點(diǎn)時(shí)容器的體積為10L，則該溫度下的平衡常數(shù)：K=____     ；
②若A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài)，則白反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間t_A    t_C（填 “>”、“<”或“=”）。
（2）日前工業(yè)上也可以用CO₂來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）   CH₃OH（g）+H₂O（g）△H<0，若將6mo1 CO₂和8mol H₂充入2L的密閉容器中，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如右圖所示（實(shí)線）。
①若改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示，曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變可能是       ，曲線II對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變可能是____  。
②請(qǐng)?jiān)诖痤}卷圖中繪出甲醇的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線。

III、用MnO₂制KMnO₄的工藝流程如圖：電解池中兩極材料均為碳棒，在水或酸性溶液中K₂MnO₄發(fā)生歧化而變成MnO₂和KMnO₄。

①寫出240℃熔融時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式              ，投料時(shí)必須滿足n（KOH）:n（MnO₂）              。
②陽極的電極反應(yīng)為                   。
③B物質(zhì)是          （填化學(xué)式），可以循環(huán)使用的物質(zhì)是           （填化學(xué)式）。

Answer 1

28.（16分）Ⅰ、 CH₄(g)+2NO₂(g) = N₂(g) + CO₂(g) +2H₂O(l)  ⊿H=" -955" kJ·mol^－1（2分）
Ⅱ、（1）①K="0.25" （2分）   ② > （1分）
（2）①升溫（1分）增壓（1分）（其他合理答案參照給分）
②如右圖（2分）
Ⅲ、① 2MnO₂ + O₂ + 4KOH 2K₂MnO₄ + 2H₂O（2分）
大于2 : 1  (1分)
② MnO₄^2- - e^- =  MnO₄^-   (2分)    
③ H₂（1分）    KOH固體 （1分）

解析試題分析：Ⅰ：(1)將方程式（①+②+③×4）/2得CH₄（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O的方程式，故△H=（-574 -1160-44．0×4）/2= -955 kJ·mol^－1；Ⅱ：（1）①A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50％，轉(zhuǎn)化量為5mol，故平衡時(shí)CO、H₂、CH₃CH₂OH、H₂O的物質(zhì)的量分別為5mol、10mol、2.5mol、2.5mol，平衡濃度分別為0.5mol/L、1mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L，代入平衡常數(shù)表達(dá)式K==0.25；②C點(diǎn)的溫度高，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所用的時(shí)間短；（2）①曲線Ⅰ和實(shí)線相比較，加快了反應(yīng)速率，平衡向左移動(dòng)了，故為升高溫度；虛線Ⅱ和實(shí)線相比較，反應(yīng)速率加快，平衡向右移動(dòng)了，故為加壓；②甲醇的物質(zhì)的量從零開始逐漸增大，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)氫氣消耗6mol，生成甲醇2mol，以后甲醇的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化了；Ⅲ①由題目信息可得通過二氧化錳和KOH、氧氣在熔融條件下生成K₂MnO₄，結(jié)合原子守恒和氧化還原方程式的配平方法寫出化學(xué)方程式；當(dāng)KOH和二氧化錳之比為2:1時(shí)恰好完全反應(yīng)，當(dāng)在水或酸性溶液中K₂MnO₄發(fā)生歧化而變成MnO₂和KMnO₄，需保持堿性環(huán)境，故兩者物質(zhì)的量之比大于2:1；②陽極MnO₄^2-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MnO₄^- ，故為MnO₄^2- - e^- =  MnO₄^- ；③陰極氫離子得電子生成氫氣，同時(shí)生成氫氧化鉀，氫氧化鉀可以循環(huán)使用。
考點(diǎn)：蓋斯定律、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、影響化學(xué)平衡的條件、電極反應(yīng)式的書寫和電極產(chǎn)物的判斷等知識(shí)