Question

實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節能減排政策，是應對全球氣候問題、建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇。化工行業的發展必須符合國家節能減排的總體要求，依靠理論知識做基礎。試運用所學知識，解決下列問題：
（1）已知某反應的平衡表達式為：它所對應的化學反應為：_____________________________
（2）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下：
①2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）；ΔH=－90.8 kJ/mol
②2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；ΔH=－23.5 kJ/mol
③CO（g）+ H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）；ΔH=－41.3 kJ/mol
總反應：3H₂（g）+3CO（g）CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的ΔH="__________" ，
二甲醚（CH₃OCH₃）直接作燃料電池具有啟動快，效率高等優點，若電解質為酸性，該電池的負極反應為_____________________________。
（3）煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時，會發生如下反應：CO（g）+H₂O（g）  H₂（g）+CO₂（g），該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數K	9.94	9	1

 
該反應的正反應方向是_________反應（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時進行，設起始時CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的平衡轉化率為：________。
（4）從氨催化氧化可以制硝酸，此過程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。對反應  N₂O₄（g） 2NO₂（g） △H>0，在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是___________。

A．A、C兩點的反應速率：A＞C
B．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺
C．B、C兩點的氣體的平均相對分子質量：B＜C
D．由狀態B到狀態A，可以用加熱的方法
E．A、C兩點的化學平衡常數：A＞C
（5）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃。25℃時，將m mol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，向該溶液滴加n L氨水后溶液呈中性，則滴加氨水的過程中水的電離平衡將______（填”正向”“不”或“逆向”）移動，所滴加氨水的濃度為_______mol·L^-1。（NH_3·H₂O的電離平衡常數取K_b=2X10^-5 mol·L^-1）
（6）某科研單位利用原電池原理，用SO₂和O₂來制備硫酸，裝置如右圖，電極為多孔的材料能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質溶液充分接觸．

①溶液中H⁺的移動方向由______ 極到______極；（用A、B表示）
②B電極的電極反應式為__________________________。

Answer 1

（1） C(s)+H₂O(g) CO(g)+ H₂ (g) (1分)
（2）-246.4KJ/mol   (2分) CH₃OCH₃－12e－＋3H₂O＝2CO₂＋12H^＋ (2分)
（3）放熱(1分)  75%    (2分) 
（4）D (2分)          （5） 逆向  (2分) m/200n (2分)
（6）①B  (1分)  A  (1分)           ②SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺ (2分)

解析試題分析：（1）煤生成水煤氣的反應為C(s)+H₂O(g) CO(g)+ H₂ (g)。
（2）觀察目標方程式，應是①2+②+③，故△H=2△H1+△H2+△H3=-246.4kJ? mol -1；負極以CH₃OCH₃和H₂O作為原料，失去電子生成CO₂和 H^＋
（3）升高溫度，平衡常數減小，平衡左移，故正反應是放熱反應；  
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）  反應是一定體積容器中設為1L，反應量為x
起始量（mol）   0.02     0.02           0       0
變化量（mol）    x       x         x       x
所得量（mol）0.02-x      0.02-x         x        x
根據K= c(CO₂) ×c(H₂)/( c(CO) × c(H₂O) )，得 x²/(0.02-x)²=9,得x=0.015mol
轉化率為0.015/0.02×100%=75%
（4）A、從A點到C點，溫度相同，但是P2>P1，壓強大，化學反應速率快，因此C>A
B、C點的壓強大，容器體積小，濃度高，因此C點顏色深。
C、B，C兩點的縱坐標數據相同，也就是各氣體的體積分數相同，物質的量相同，其平均相對分子質量也相同
D、 該反應為吸熱反應（可視為N2O4（g）=NO2（g）+NO2（g），為分解反應，吸熱過程）。B到A的過程生產物NO2（g）的體積分數增多，反應正向移動，可以采用加熱的方法。
（5）滴加氨水的過程中，將抑制水的電離。理由是加堿將抑制水的電離，故水的電離平衡將 逆向
.由電荷守恒得：n(NH₄⁺) +n(H⁺)=n(NO₃^-) +n(OH^-)，
由于溶液呈中性，所以n(H⁺)= n(OH^-)，n(NH₄⁺) =n(NO₃^-)  =m
NH₃H₂O=（可逆）=NH₄⁺ +OH^-
X                m /n  10^-7
NH₃H₂O的店里平衡常數　　Kb="c(" NH₄⁺)×c（ OH^-)/C(NH₃H₂O)="[" ( m/n )×10^-7 ]/x=2×10^-5mol·L^-1
所以x=  m/200n  mol·L^-1
（6） 陽離子向正極移動，所以H⁺從B極向A極移動。
根據B極的產物可以看出B極發生氧化反應，是負極，電極方程式為SO₂+2H₂O-2e-=SO₄^2-+4H⁺。
考點：考查化學平衡知識