Question

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求，依靠理论知识做基础。试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：_____________________________

（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）；ΔH=－90.8 kJ/mol

②2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；ΔH=－23.5 kJ/mol

③CO（g）+ H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）；ΔH=－41.3 kJ/mol

总反应：3H₂（g）+3CO（g）CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的ΔH=__________ ，

二甲醚（CH₃OCH₃）直接作燃料电池具有启动快，效率高等优点，若电解质为酸性，该电池的负极反应为_____________________________。

（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）  H₂（g）+CO₂（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的正反应方向是_________反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：________。

（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。对反应  N₂O₄（g） 2NO₂（g）  △H>0，在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是___________。

A．A、C两点的反应速率：A＞C

B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅

C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C

D．由状态B到状态A，可以用加热的方法

E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C

（5）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃ 。25℃时，将m mol NH₄NO₃溶于水，溶液显酸性，向该溶液滴加n L氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将______（填”正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为_______mol·L^-1。（NH_3·H₂O的电离平衡常数取K_b=2X10^-5 mol·L^-1）

（6）某科研单位利用原电池原理，用SO₂和O₂来制备硫酸，装置如右图，电极为多孔的材料能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．

①溶液中H⁺的移动方向由______ 极到______极；（用A、B表示）

②B电极的电极反应式为__________________________。

Answer

（1） C(s)+H2O(g) CO(g)+ H2 (g) (1分)

（2）-246.4KJ/mol (2分) CH3OCH3－12e－＋3H2O＝2CO2＋12H＋ (2分)

（3）放热(1分) 75% (2分)

（4）D (2分) （5） 逆向 (2分) m/200n (2分)

（6）①B (1分) A (1分) ②SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ (2分)

【解析】

试题分析：（1）煤生成水煤气的反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+ H2 (g)。

（2）观察目标方程式，应是①2+②+③，故△H=2△H1+△H2+△H3=-246.4kJ• mol -1；负极以CH3OCH3和H2O作为原料，失去电子生成CO2和 H＋

（3）升高温度，平衡常数减小，平衡左移，故正反应是放热反应；

CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）   反应是一定体积容器中设为1L，反应量为x

起始量（mol）   0.02     0.02         0      0

变化量（mol）    x   x x x

所得量（mol）0.02-x      0.02-x     x     x

根据K= c(CO2) ×c(H2)/( c(CO) × c(H2O) )，得 x2/(0.02-x)2=9,得x=0.015mol

转化率为0.015/0.02×100% =75%

（4）A、从A点到C点，温度相同，但是P2>P1，压强大，化学反应速率快，因此C>A

B、C点的压强大，容器体积小，浓度高，因此C点颜色深。

C、B，C两点的纵坐标数据相同，也就是各气体的体积分数相同，物质的量相同，其平均相对分子质量也相同

D、 该反应为吸热反应（可视为N2O4（g）=NO2（g）+NO2（g），为分解反应，吸热过程）。B到A的过程生产物NO2（g）的体积分数增多，反应正向移动，可以采用加热的方法。

（5）滴加氨水的过程中，将抑制水的电离。理由是加碱将抑制水的电离，故水的电离平衡将 逆向

.由电荷守恒得：n(NH4+) +n(H+)=n(NO3-) +n(OH-)，

由于溶液呈中性，所以n(H+)= n(OH-)，n(NH4+) =n(NO3-) =m

NH3H2O=（可逆）=NH4+ +OH-

X m /n 10-7

NH3H2O的店里平衡常数 Kb=c( NH4+)×c（ OH-)/C(NH3H2O)=[ ( m/n )×10-7 ]/x=2×10-5mol·L-1

所以x= m/200n mol·L-1

（6） 阳离子向正极移动，所以H+从B极向A极移动。

根据B极的产物可以看出B极发生氧化反应，是负极，电极方程式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。

考点：考查化学平衡知识