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、NOx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、NOx有毒气体相互反应转化为无毒气体。

2xCO＋2NOx == 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

（每空2分 共14分）

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

（3）①K=

②BD ③ ＜

（4）O2+4e-=2O2- 负

【解析】

试题分析：（1）根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，所以氮气与氧气反应的反应热△H=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以该反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+183 kJ/moL；

（2）根据2xCO＋2NOx == 2xCO2＋N2，每生成1mol氮气，则转移电子的物质的量是4xmol，所以转移0.4xmol电子时，生成0.1mol氮气，标准状况下的体积是2.24L；

（3）①根据平衡常数的定义，该反应的平衡常数K=

②A、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，则生成物的浓度减小，平衡正向移动，甲醇的产率增大，正确；C、充入He，使体系总压强增大，但各物质的浓度不变，所以平衡不移动，甲醇的产率不变，错误；D、再充入1 mol CO和3 mol H2，则反应物浓度增大，平衡正向移动，甲醇的产率增大，正确，答案选BD；

③250℃时，Qc==0.8/0.43=12.5>2.041，则反应逆向进行，所以V正