Question

【題目】NO2、CO、CO2是對環境影響較大的氣體，對它們的合理控制、利用是優化我們生存環境的有效途徑。

（1）如圖所示，利用電化學原理將NO2 轉化為重要化工原料C。

若A為NO2，B為O2，則負極的電極反應式為______________________________；

（2）有一種用CO2生產甲醇燃料的方法：

CO2＋3H2CH3OH＋H2O

已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－a kJ·mol－1；

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) △H＝－b kJ·mol－1；

H2O(g)＝H2O(l) △H＝－c kJ·mol－1；

CH3OH(g)＝CH3OH(l) △H＝－d kJ·mol－1，

則表示CH3OH(l)燃燒熱的熱化學方程式為：_________________________________；

（3）光氣 (COCl2)是一種重要的化工原料，用于農藥、醫藥、聚酯類材料的生產，工業上通過Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g)制備。左圖為此反應的反應速率隨溫度變化的曲線，右圖為某次模擬實驗研究過程中容器內各物質的濃度隨時間變化的曲線。回答下列問題：

①0~6 min內，反應的平均速率v(Cl2)＝ ；

②若保持溫度不變，在第7min 向體系中加入這三種物質各2mol，則平衡向____________________

移動(填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”)；

③若將初始投料濃度變為c(Cl2)=0.7mol/L、c(CO)=0.5mol/L、c(COCl2)_________ mol/L，保持反應溫度不變，則最終達到化學平衡時，Cl2的體積分數與上述第6min時Cl2的體積分數相同；

④隨溫度升高，該反應平衡常數變化的趨勢是__________；(填“增大”、“減小”或“不變”)

⑤比較第8min反應溫度T（8）與第15min反應溫度T(15)的高低：T（8）_______T(15)(填“＜”、“＞”或“=”)

Answer 1

【答案】

（1）NO2-e-+H2O=NO3-+2H+

（2） CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-(c+2d-a-b)kJmol-1

（3）①0.15 molL-1min -1 ②平衡正向移動 ③ 0.5 ④ 減小 ⑤＜

【解析】

試題分析：（1）NO2在負極上失去電子發生氧化反應轉化為NO3-，故電極反應式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；

（2）應用蓋斯定律解題，△H=-△H1-△H2+△H3+2△H4=-(c+2d-a-b)kJmol-1，所以CH3OH(l)燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-(c+2d-a-b)kJmol-1；

（3）①由圖可知，6min時Cl2的平衡濃度為0.3mol/L，濃度變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，則v(Cl2)==0.15 molL-1min -1；

②8min時，平衡時c(Cl2)=0.3mol/L、c(CO)=0.1mol/L、c(COCl2)=0.9mol/L，則原平衡時n(Cl2)：n(CO)：n(COCl2)=3：1：9，現在第8 min 加入體系中的三種物質各1 mol，則反應物的濃度增大程度大些，平衡正向移動；

③最終達到化學平衡時，Cl2的體積分數與上述第6min時Cl2的體積分數相同，即與開始平衡為等效平衡，完全轉化到左邊滿足Cl2濃度為1.2mol/L、CO濃度為1.0mol/L，則：0.7ol/L+c(COCl2)=1.2mol/L，c(CO)=0.5mol/L+c(COCl2)=1.0mol/L，故c(COCl2)=0.5mol/L；

④由圖1可知，升溫平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，所以溫度高，平衡常數減小；

⑤根據圖象，第8min反應處于平衡狀態，在第10分鐘時是改變溫度使平衡向逆反應方向移動，由④升溫平衡向逆反應方向移動，可知正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，故T（8）＜T(15)。