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．
（1）研究發(fā)現(xiàn)，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=+180.50kJmol﹣1
2CO（g）+O2（g）2CO2（g）△H=﹣566.00kJmol﹣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)化成無污染氣體參與大氣循環(huán)，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 ．
（2）開發(fā)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(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)下隨溫度的變化如圖1所示．

（i）該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H0（填“＞”或“＜”），壓強(qiáng)的相對(duì)大小與P1P2（填“＞”或“＜”）．
（ii）該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 ．
（iii）下列各項(xiàng)中，不能說明該反應(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
（iv）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)
作出此判斷的依據(jù)是 ．
（3）依據(jù)燃燒反應(yīng)原理，合成的甲醇可以設(shè)計(jì)如圖2所示的燃料電池裝置．
（i）負(fù)極電極反應(yīng)式為 ．
（ii）電池工作時(shí)，若電流強(qiáng)度為I，1個(gè)電子所帶電量為q，NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值，則該裝置每分鐘消耗甲醇的物質(zhì)的量為mol（假設(shè)化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能）．

Answer 1

【答案】
（1）2NO（g）+2CO（g） 2CO2（g）+N2（g）△H=﹣746.50 kJ?mol﹣1
（2）＜；＞；K= ；BC；C；在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的體積，說明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)
（3）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；
【解析】解：（1）已知：N2（g）+O2（g）2NO（g）△H=+180.50kJmol﹣1①2CO（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；
所以答案是：2NO（g）+2CO（g） 2CO2（g）+N2（g）△H=﹣746.50 kJmol﹣1；（2）（i）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 ， 所以答案是：＜；＞；（ii）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= ；所以答案是：K= ；（iii）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)保持不變說明到達(dá)平衡，故A不選；
B．v（CO）：v（H2）：v（CH3OH）=1：2：1，未說明正逆反應(yīng)方向，不能說明反應(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)不再變化說明到達(dá)平衡，故E不選；
故選：BC；（iv）某溫度下，在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的體積，說明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)，
所以答案是：C；在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的體積，說明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)；（3）（i）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；所以答案是：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；（ii）根據(jù)Q=It=I×60s=60I，N= = 個(gè)，
由CH3OH～6e﹣
1mol 6NA個(gè)
n 個(gè)
n= ，
所以答案是： ．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的相關(guān)知識(shí)，掌握狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等，以及對(duì)化學(xué)平衡的計(jì)算的理解，了解反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．