Question

【題目】應對霧霾污染、改善空氣質量需要從多方面入手。

I.研究發現，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=+180.50kJ·mol－1

2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=－566.00 kJ·mol－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轉化成無污染氣體參與大氣循環，寫出該反應的熱化學方程式 _____________。

II.開發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，具有廣闊的開發和應用前景，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的量之比為1:2的CO和H2，在催化劑作用下充分反應。平衡混合物中CH3OH的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化如下圖所示。

(1)該反應的反應熱△H _______ 0（填“＞”或“＜”），壓強的相對大小與P1______P2（填“＞”或“＜”）。

(2)該反應化學平衡常數表達式為___________。

(3)下列各項中，不能說明該反應已經達到平衡的是______________。

A.容器內氣體壓強不再變化 B.v(CO):v(H2):v(CH3OH)=1:2:1

C.容器內的密度不再變化 D.容器內混合氣體的平均相對分子質量不再變化

E.容器內各組分的質量分數不再變化

(4)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.向正反應方向移動 B.向逆反應方向移動 C.不移動

III.依據燃燒反應原理，合成的甲醇可以設計如圖所示的燃料電池裝置。

(5)負極電極反應式為____________。

Answer 1

【答案】 2CO(g)+ 2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ·mol－1 < > K= BC C CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】I.已知：N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180.50kJmol-1①
2CO(g)+O2(g)CO2(g)△H=-566.00kJmol-1②
根據蓋斯定律：②-①得到：2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g)+N2(g)△H=-746.50 kJmol-1；

II．(1)由圖可知，升高溫度，CH3OH的體積分數減小，平衡逆向移動，則該反應的△H＜0，300℃時，增大壓強，平衡正向移動，CH3OH的體積分數增大，所以p1＞p2；
(2)因為平衡常數的表達式為生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積，所以該反應化學平衡常數表達式為 K=；

(3)A．隨反應進行混合氣體物質的量減小，恒溫恒容下壓強減小，容器中壓強保持不變說明到達平衡，故A不選；B．v(CO)：v(H2)：v(CH3OH)=1：2：1，未說明正逆反應方向，不能說明反應到達平衡，故B選；C．混合氣體總質量不變，恒溫恒容下，容器內氣體密度始終保持不變，不能說明反應到達平衡，故C選；D．混合氣體總質量不變，隨反應進行混合氣體物質的量減小，平均相對分子質量增大，平均相對分子質量不變說明到達平衡，故D不選；E．容器內各組分的質量分數不再變化說明到達平衡，故E不選；故選BC；
(4)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)同等倍數減小，又濃度商Qc==K，所以平衡不移動；
Ⅲ．(1)甲醇燃料堿性電池，所以負極反應為甲醇失電子結合氫氧根生成碳酸根離子，電極反應式為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。