Question

【題目】應對霧霾污染、改善空氣質量需要從多方面入手。

Ⅰ．研究發現，NOx是霧霾的主要成分之一，NOx主要來源于汽車尾氣。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轉化成無污染氣體參與大氣循環，寫出該反應的熱化學方程式 _________________________。

Ⅱ．開發利用清潔能源可減少污染，解決霧霾問題。甲醇是一種可再生的清潔能源，具有廣闊的開發和應用前景，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的量之比為1：2的CO和H2，在催化劑作用下充分反應。平衡混合物中CH3OH的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化如下圖所示。

（1）該反應的反應熱△H____0(填“＞”或“＜”)，壓強的相對大小為p1___p2(填“＞”或“＜”)。

（2）該反應化學平衡常數表達式為_____________ 。

（3）下列各項中，不能說明該反應已經達到平衡的是_______________。

A.容器內氣體壓強不再變化

B. v(CO) ： v(H2) ：v(CH3OH)=1：2：1

C.容器內的密度不再變化

D.容器內混合氣體的平均相對分子質量不再變化

E.容器內各組分的質量分數不再變化

（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.向正反應方向移動 B.向逆反應方向移動 C.不移動

作出此判斷的依據是_____________________________________。

Ⅲ．依據燃燒反應原理，合成的甲醇可以設計如圖所示的燃料電池裝置。

（1）負極電極反應式為_____________________。

（2）電池工作時，若電流強度為I， 1個電子所帶電量為q，NA為阿伏加德羅常數的值，則該裝置每分鐘消耗甲醇的物質的量為________mol（假設化學能全部轉化為電能）。

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)同等倍數減小，根據濃度商Qc= ，推得Qc=K，所以平衡不移動 CH3OH－6e—＋8OH—＝CO32—＋6H2O

【解析】Ⅰ．轉化成無毒物質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，甲醇的體積分數減少，根據勒夏特列原理，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，即正反應方向為△H<0，作等溫線，隨著壓強增大，平衡向體積減小的方向移動，根據圖表，即p1＞p2；（2）根據化學平衡常數的定義，K=；（3）A、反應前后氣體系數之和不相等，則壓強不變，說明反應達到平衡人，選項A錯誤；B、沒有指定反應的方向，不能說明是否達到平衡，選項B正確；C、根據密度的定義，恒容說明體積不變，組分都是氣體，氣體總質量不變，密度不變，不能說明反應達到平衡，選項C錯誤；D、根據平均摩爾質量的定義，氣體質量不變，反應前后氣體系數之和不等，氣體物質的量減少，因此平均摩爾質量不變，說明達到平衡，選項D錯誤；E、根據化學平衡狀態的定義，當組分的質量分數不變，說明反應達到平衡，選項E錯誤；答案選BC；（4）保證c(H2)不變情況下，增大容器體積，同等倍數減小，根據濃度商Qc=，推得Qc=K，所以平衡不移動，答案選C；Ⅲ．（1）通氧氣的一極為正極，通甲醇的一極為負極，CH3OH＋2O2＝CO2＋2H2O此裝置為燃料電池，，電解質溶液為KOH，CO2轉變成CO32—，因此負極電極反應式為：CH3OH－6e—＋8OH—＝CO32—＋6H2O；（2）轉移電子的物質的量為mol，根據電極反應式可推出n(CH3OH)= mol。