Question

(14分)汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气中含有CO、NO_x等有毒气体，其污染问题也成为当今社会急需解决的问题。

（1）汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如图：

则该反应的热化学方程式为                                             。

（2）对汽车加装尾气净化装置，可使CO、NO_x有毒气体相互反应转化为无毒气体。

2xCO＋2NO_x == 2xCO₂＋N₂，当转移电子物质的量为0.4x mol时，该反应生成标准状况下的N₂体积       L。

（3）一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。可以还原金属氧化物，还可以用来合成很多有机物如甲醇等。在压强为0.1 MPa条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下反应生成甲醇： CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)；△H＝ -b kJ•mol^-1

①该反应的平衡常数表达式为              。

②若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是            。

A．升高温度                        B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大       D．再充入1 mol CO和3 mol H₂

③经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：

温度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO) ＝0.4 mol/L、c(H₂)＝0.4 mol/L、c(CH₃OH)＝0.8 mol·L^－1, 则此时v_正       v_逆(填＞、＜或＝)。

（4）甲醇是重要的基础化工原料，又是一种新型的燃料，最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极加入甲醇，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-离子。该电池的正极反应式为_____________________________。电池工作时，固体电解质里的O^2-向_______极移动。

Answer

（1）N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+183 kJ/moL （2分） （2）2.24L （2分）

（3）①K= （2分） ②BD （2分） ③ ＜ （2分）

（4）O2+4e-=2O2- （2分） 负 （2分）

【解析】

试题分析：（1）根据化学反应的焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，结合能量变化示意图知1molN2和1molO2生成2molNO的焓变为+183 kJ/moL，则该反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+183 kJ/moL；（2）反应2xCO＋2NOx == 2xCO2＋N2转移的电子数为4x，当转移电子物质的量为0.4x mol时，该反应生成标准状况下的N2体积2.24L；（3）① 根据题给化学方程式和化学平衡常数表达式的书写原则书写，该反应的平衡常数表达式为K=；② A、合成甲醇的反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇的产率降低，错误；B、将CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动，甲醇的产率增加，正确；C、容积不变的情况下充入He，使体系总压强增大，平衡不移动，甲醇的产率不变，错误；D、再充入1 mol CO和3 mol H2相当于增大压强，平衡正向移动，甲醇的产率增加，正确，选BD；③ 根据题给数据计算：Q==0.8 mol·L－1/（0.4 mol·L－1）3=12.5，250℃时，K=2.041，Q＞K，反应逆向进行，则此时v正＜v逆；（4）甲醇燃料电池，一个电极通入空气，作正极，另一个电极加入甲醇，作负极，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子。该电池的正极反应式为O2+4e-=2O2- ；电池工作时，固体电解质里的O2-向负极移动。

考点：考查化学反应原理，涉及热化学方程式的书写、化学平衡和电化学。