Question

【題目】Ⅰ.工業合成氨與制備硝酸一般可連續生產，回答下列問題：

（1）工業生產時，制取氫氣的一個反應為：CO+H2O(g)CO2+H2。T℃時，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣。反應建立平衡后，體系中c(H2)=0.12mol·L－1。該溫度下此反應的平衡常數K=_______（填計算結果）。

（2）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應機理為：

CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－574kJ·mol－1

CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－1160kJ·mol－1

則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為： 。

（3）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水。科學家利用此原理，設計成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極在堿性條件下發生反應的電極反應式為 。

Ⅱ.甲醇是一種重要的有機化工原料，可用于制取甲醚。一定溫度下，在三個體積為1.0L的恒容密閉容器中發生反應：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）。

容器 編號	溫度(℃)	起始物質的量（mol）	平衡物質的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
I	387	0.20	0.080	0.080
II	387	0.40	a	b
III	207	0.20	0.090	0.090

（4） 容器I中的反應達到平衡時所需的時間_______(填“大于”“小于”或等于)容器II中的。

（5） a=

（6） 下列說法中能說明該反應達到平衡狀態的是 。（填字母)

A．容器中壓強不變

B．混合氣體中c(CH3OCH3) 不變

C．混合氣體的密度不變

D．單位時間內生成1 mol CH3OCH3 同時消耗2molCH3OH

（7）已知下面兩個反應(m、n均大于0)：

反應①：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=－m kJ·mol-1

反應②：2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH= －n kJ·mol-1

則下列m與n的關系中，正確的是 （填字母)。

A．n﹥2m B．m﹥2 n C．2m﹥n D．m﹥3n

Answer 1

【答案】（1） 1（2分）；（2） CH4(g)+2NO2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) +N2(g) △H=－867kJ·mol－1 （2分）

（3） 2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O分） （4） 大于(2分) （5）0.160 (2分)

（6）BD (2分) （7）A (2分)

【解析】

試題分析：（1） CO+H2O（g）CO2+H2

初始濃度（mol/L） 0.2 0.3 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡濃度（mol/L） 0.08 0.18 0.12 0.12

化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則。

（2）已知①CH4（g）+4NO2（g）＝4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H＝－574kJ/mol

②CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g） △H＝－1160kJ/mol

則根據蓋斯定律可知（①+②）÷2即得到反應CH4（g）+2NO2（g）＝N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）的△H＝－867kJ/mol。

（3）在燃料電池中，燃料做負極，則通入氨氣的電極是負極，堿性條件下，該電極發生反應的電極反應式為2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O。

（4）溫度相同，濃度越大，反應速率越大，達到平衡時所需的時間越少，Ⅰ、Ⅱ反應溫度相同，Ⅰ的濃度低，需要的時間長；

（5）反應Ⅰ、Ⅱ溫度相同，反應2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）是反應前后氣體體積不變的反應，Ⅰ、Ⅱ屬于等效平衡，Ⅱ的生成物量為Ⅰ的0.40÷0.20＝2倍，故a＝0.08×2＝0.16；

（6）A、反應前后氣體體積不變，壓強始終相等，所以壓強不變不能說明反應達到平衡狀態，A錯誤；B、平衡后各組分濃度保持不變，c(CH3OCH3)不變，說明各組分濃度都不再變化，反應達到平衡狀態，B正確；C、容器體積不變，據質量守恒定律，反應前后氣體質量不變，所以密度始終不變，所以密度不變不能說明反應達到平衡狀態，C錯誤；D、單位時間內生成CH3OH與CH3OCH3的分子個數之比為2：1，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，D正確；答案選BD；

（7）由反應①：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=－m kJ·mol-1

反應②：2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH= －n kJ·mol-1

根據蓋斯定律可知②-2①得2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）△H=-（n-2m） kJ/mol,，由（5）知△H=-（n-2m） kJ/mol＜0，故n＞2m，答案選A。