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=+180.50kJ·mol－1

2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=－566.00 kJ·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(xiě)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)大小與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)

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。

(5)負(fù)極電極反應(yīng)式為____________。

Answer 1

【答案】 2CO(g)+ 2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ·mol－1 < > K= BC C CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】I.已知：N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180.50kJmol-1①
2CO(g)+O2(g)CO2(g)△H=-566.00kJmol-1②
根據(jù)蓋斯定律：②-①得到：2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g)+N2(g)△H=-746.50 kJmol-1；

II．(1)由圖可知，升高溫度，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，則該反應(yīng)的△H＜0，300℃時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大，所以p1＞p2；
(2)因?yàn)槠胶獬��?shù)的表達(dá)式為生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積，所以該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 K=；

(3)A．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下壓強(qiáng)減小，容器中壓強(qiáng)保持不變說(shuō)明到達(dá)平衡，故A不選；B．v(CO)：v(H2)：v(CH3OH)=1：2：1，未說(shuō)明正逆反應(yīng)方向，不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故B選；C．混合氣體總質(zhì)量不變，恒溫恒容下，容器內(nèi)氣體密度始終保持不變，不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故C選；D．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量減小，平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，平均相對(duì)分子質(zhì)量不變說(shuō)明到達(dá)平衡，故D不選；E．容器內(nèi)各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化說(shuō)明到達(dá)平衡，故E不選；故選BC；
(4)某溫度下，在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的體積，說(shuō)明c(CH3OH)與c(CO)同等倍數(shù)減小，又濃度商Qc==K，所以平衡不移動(dòng)；
Ⅲ．(1)甲醇燃料堿性電池，所以負(fù)極反應(yīng)為甲醇失電子結(jié)合氫氧根生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。