Question

（16分）能源、环境与人类生活和社会发展密切相关，研究它们的综合利用有重要意义。

（1）氧化还原法消除氮氧化物的转化如下：

①反应I为：NO+O₃=NO₂+O₂，生成11.2 L O₂(标准状况)时，转移电子的物质的量是       mol。

②反应II中，当n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]=3∶2时，反应的化学方程式是                   。

（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现氮氧化物的循环转化，主要反应为：

NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)     △H=－41.8 kJ·mol^－1

已知：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)      △H=－196.6 kJ·mol^－1。

写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程 式                                       。

（3）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：

2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)；该反应 平衡常数表达式为K=            。

（4）合成气CO和H₂在一定条件下能发生如下反应：

CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g)    △H＜0。

在容积均为V L的I、II、III三个相同密闭容器中分别充入a mol CO和2a mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时CO的体积分数υ(CO)%如图所示，

此时I、II、III三个容器中一定达到化学平衡状态的是           ；若三个容器内的反应再经过一段时间后都达到化学平衡时，CO转化率最大的反应温度是        。

（5）据报道以二氧化碳为原料，采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如下图所示。电解时，b极上生成乙烯的电极反应式为___________________.

Answer

（1）① 1 ② 6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2 （3分）

（2）2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=－113.0 kJ·mol-1（3分）

（3）

（4）III T1

（5）2CO2+12H++12e－=C2H4+4H2O

【解析】

试题分析：（1）①根据反应化合价的变化，每生成1分子O2，转移电子为2个，生成11.2 L O2(标准状况)时，转移电子的物质的量是1mol。②反应II中，NO2和CO(NH2)2的N的化合价改变了，产物没有污染，故另外的产物应该是H2O和CO2，当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时，根据原子个数守恒反应的化学方程式是6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2。

（2）把两个方程式依次标为①、②，利用盖斯定律，将②－①×2可得NO和O2反应生成NO2的热化学方程式：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=－196.6 kJ·mol－1＋41.8 kJ·mol－1×2＝－113.0 kJ·mol-1。

（3）平衡常数等于生成物浓度的幂之积比上反应物浓度的幂之积，则反应的平衡常数为：。

（4）CO是反应物，在没有达到平衡前，随着反应的进行CO的体积分数减小，达到平衡后，升高温度平衡向逆向移动，CO 的增大，故II不一定达到平衡，III是达到平衡后发生了移动，故是平衡状态的是III；都达到化学平衡时，反应是吸热反应，温度降低平衡向正向移动，故转化率最大的是T1。

（5）根据图示，电解时，b极上CO2反应生成乙烯，根据原子种类守恒，要有H+参与反应，电极反应式为2CO2+12H++12e－=C2H4+4H2O。

考点：氧化还原反应电子的转移、盖斯定律的应用、平衡常数表达式、化学平衡的移动、电极反应的书写。