Question

Ⅰ．2013年霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g) +N₂(g)，在密閉容器中發生該反應時，c(CO₂)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線，如下圖所示。

據此判斷：
（1）該反應的ΔH     0（選填“＞”、“＜”）。
（2）若在一定溫度下，將1.0 mol NO、0.5 mol CO充入0.5 L固定容積的容器中，達到平衡時NO、CO、CO₂、N₂物質的量分別為：0.8 mol、0.3 mol、0.2 mol、0.1 mol，該反應的化學平衡常數為K=        ；若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0.3 mol，平衡將         移動（選填“向左”、“向右”或“不”）。
Ⅱ．以甲烷為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統燃料電池，目前得到廣泛的研究，下圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。

回答下列問題：
（1）B極為電池     極，電極反應式為                                     。
（2）若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解100 mL 1 mol/L的硫酸銅溶液，當兩極收集到的氣體體積相等時，理論上消耗的甲烷的體積為        （標況下）。
Ⅲ．FeS飽和溶液中存在：FeS(s) Fe^2＋(aq)＋S^2－(aq)，K_sp=c(Fe^2＋)·c(S^2－),常溫下K_sp=1.0×10^－16。又知FeS飽和溶液中c(H^＋)與c(S^2－)之間存在以下限量關系：[c(H^＋)]²·c(S^2－)＝1.0×10^－22，為了使溶液中c(Fe^2＋)達到1 mol/L，現將適量FeS投入其飽和溶液中，應調節溶液中的pH為      。

Answer 1

I．（1）＜（2分）
（2）k=" 5/144" 或0.0347 （2分）  不（2分）
II．（1）負（2分）    CH₄ + 4O^2——8e^—= CO₂+ 2H₂O；（2分） 
（2） 1.12 L（2分，沒有寫單位得1分）   
III．3 （3分）

解析試題分析：I．（1）結合圖像分析，T₁時先到達平衡，平衡時二氧化碳的濃度小，說明升高溫度平衡左移，所以正反應為放熱反應，ΔH＜0；（2）化學平衡常數=生成物濃度的系數次方/反應物濃度的系數次方，所以k=" 5/144" 或0.0347；再向容器中充入CO、N₂各0.3 mol時，Qc=k,平衡不移動。II．（1）燃料電池中負極通燃料，發生氧化反應，正極通氧氣，發生還原反應。所以負極上甲烷失去電子結合氧離子形成二氧化碳和水，正極上氧氣得到電子形成氧負離子。（2）用石墨做電極電解100 mL 1 mol/L的硫酸銅溶液時，陽極電極反應為：4OH^——4e^—= O₂ + 2H₂O；陰極先是：Cu²⁺+2e^— = Cu,然后是：2H⁺+2e^—= H₂，設生成氧氣amol，根據電子守恒可得：4a="0.1×2+2a," a=0.1mol。1molCH₄轉移電子8mol，所以消耗甲烷0.05mol；III．根據題目所給信息，c(Fe^2＋)達到1 mol/L時，c(S^2－)= 1.0×10^－16，因為[c(H^＋)]²·c(S^2－)＝1.0×10^－22，所以c(H^＋)= 1.0×10^－3，pH=3。
考點：考查化學平衡常數、化學平衡圖像分析、燃料電池電極方程式的書寫、電子守恒的應用、溶度積計算等知識。