Question

【題目】I．霧霾嚴重影響人們的生活，汽車尾氣排放是造成霧霾天氣的重要原因之一。已知汽車尾氣排放時容易發生以下反應：

①N2（g）+O2（g）2NO（g） △H1＝ a kJ·mol-1

②2NO（g）+O2（g）2NO2（g） △H2＝ b kJ·mol-1

③CO（g）+1/2 O2（g）CO2（g） △H3＝ c kJ·mol-1

④2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g） △H4

請回答下列問題：

（1）根據反應①②③，確定反應④中△H4= kJ·mol-1。

（2）下列情況能說明反應②已達平衡狀態的是 （填編號）。

A．單位時間內生成1mol NO2的同時消耗了lmol NO

B．在恒溫恒容的容器中，混合氣體的密度保持不變

C．混合氣體的顏色保持不變

D．在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分數保持不變

II．甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下所示：

化學反應	平衡 常數	溫度/℃
		500	700	800
①2H2（g）＋CO（g）CH3OH（g）	K1	2.5	0.34	0.15
②H2（g）＋CO2（g）H2O（g）＋CO（g）	K2	1.0	1.70	2.52
③3H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）	K3

請回答下列問題：

（1）反應②是 （填“吸熱”或“放熱”）反應。

（2）據反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝ （用K1、K2表示）。

（3）500 ℃時測得反應③在某時刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度（mol·L－1）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v正 v逆（填“＞”、“＝”或“＜”）。

（4）反應①按照相同的物質的量投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示。

下列說法正確的是___________________（填序號）。

A．溫度：T1＞T2＞T3

B．正反應速率：v（a）＞v（c），v（b）＞v（d）

C．平衡常數：K（a）＞K（c），K（b）＝K（d）

（5）新型高效的甲醇燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH3OH和O2。某研究小組將兩個甲醇燃料電池串聯后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示。回答下列問題：

則乙燃料電池的負極反應式為 。

Answer 1

【答案】I．（1）2c-a （2） CD II．（1）吸熱 （2）K1K2 （3）＞ （4）C

（5） 2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O

【解析】

試題分析：I．（1）根據蓋斯定律，反應②×2-③即得，確定反應④2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H4=（2c-a）KJ/mol；

（2）A．單位時間內生成1mol NO2的同時消耗了lmol NO，都是正反應，故不能說明達到平衡狀態，故A錯誤；B．密度=，總質量一定，體積一定，故密度一定，故混合氣體的密質不再發生改變不能說明達到平衡狀態，故B錯誤；C．因為平衡常數僅與溫度有關，當平衡常數不再變化，即反應的溫度不變，又在絕熱恒容的容器中，所以反應的平衡常數不再變化能說明達到平衡狀態，故C正確；D．在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分數保持不變，則反應達平衡，能說明達到平衡狀態，故D正確；故選CD。

II．（1）反應②CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）的平衡常數隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，正反應是吸熱反應；

（2）平衡常數是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，結合反應①+②得到反應③，可得平衡常數K3=K1K2；

（3）500℃時，測得反應③在某時刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度分別為0.1molL-1、0.8molL-1、0.3molL-1、0.15molL-1，Q==0.88＜K=2.5，則此時v正＞v逆；

（4）A．根據反應①中溫度與K的關系，可推斷該反應為放熱反應，升溫，平衡左移，CO的轉化率減小，所以T3＞T2＞T1，故A錯誤；B．反應速率v（c）＞v（a），v（b）＞v（d），故B錯誤；C．溫度越高，平衡常數越小，壓強對平衡常數無影響，所以K（a）＞K（c），K（b）=K（d），故C正確；故選C。

（5）在堿性溶液中，CH3OH堿性燃料電池中，負極CH3OH失電子被氧化，反應式為：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O；