Question

Ⅰ．2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g) +N₂(g) ，在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如下图所示。

据此判断：

（1）该反应的ΔH      0（选填“＞”、“＜”）。

（2）若在一定温度下，将1.0 mol NO、0.5 mol CO充入0.5 L固定容积的容器中，达到平衡时NO、CO、CO₂、N₂物质的量分别为：0.8 mol、0.3 mol、0.2 mol、0.1 mol，该反应的化学平衡常数为K=         ；若保持温度不变，再向容器中充入CO、N₂各0.3 mol，平衡将          移动（选填“向左”、“向右”或“不”）。

Ⅱ．以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。

回答下列问题：

（1）B极为电池      极，电极反应式为                                      。

（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为         （标况下）。

Ⅲ．FeS饱和溶液中存在：FeS(s) Fe^2＋(aq)＋S^2－(aq)，K_sp=c(Fe^2＋)·c(S^2－),常温下K_sp=1.0×10^－16。又知FeS饱和溶液中c(H^＋)与c(S^2－)之间存在以下限量关系：[c(H^＋)]²·c(S^2－)＝1.0×10^－22，为了使溶液中c(Fe^2＋)达到1 mol/L，现将适量FeS投入其饱和溶液中，应调节溶液中的pH为       。

Answer

I．（1）＜（2分）

（2）k= 5/144 或0.0347 （2分） 不（2分）

II．（1） 负（2分） CH4 + 4O2——8e—= CO2+ 2H2O；（2分）

（2） 1.12 L（2分，没有写单位得1分）

III．3 （3分）

【解析】

试题分析：I．（1）结合图像分析，T1时先到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度小，说明升高温度平衡左移，所以正反应为放热反应，ΔH＜0；（2）化学平衡常数=生成物浓度的系数次方/反应物浓度的系数次方，所以k= 5/144 或0.0347；再向容器中充入CO、N2各0.3 mol时， Qc=k,平衡不移动。II．（1）燃料电池中负极通燃料，发生氧化反应，正极通氧气，发生还原反应。所以负极上甲烷失去电子结合氧离子形成二氧化碳和水，正极上氧气得到电子形成氧负离子。（2）用石墨做电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液时，阳极电极反应为：4OH——4e—= O2 + 2H2O；阴极先是：Cu2++2e— = Cu,然后是：2H++2e—= H2，设生成氧气amol，根据电子守恒可得：4a=0.1×2+2a, a=0.1mol。1molCH4转移电子8mol，所以消耗甲烷0.05mol；III．根据题目所给信息，c(Fe2＋)达到1 mol/L时，c(S2－)= 1.0×10－16，因为[c(H＋)]2·c(S2－)＝1.0×10－22，所以c(H＋)= 1.0×10－3，pH=3。

考点：考查化学平衡常数、化学平衡图像分析、燃料电池电极方程式的书写、电子守恒的应用、溶度积计算等知识。