Question

(14分) Ⅰ.工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，回答下列问题：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O(g)CO₂+H₂。T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=_______（填计算结果）。

（2）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：

CH₄(g)+4NO₂(g)＝4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)  ΔH=－574kJ·mol^－1

CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)   ΔH=－1160kJ·mol^－1

则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：                          。

（3）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极在碱性条件下发生反应的电极反应式为                    。

Ⅱ。甲醇是一种重要的有机化工原料，可用于制取甲醚。一定温度下，在三个体积为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH（g） CH₃OCH₃（g）+ H₂O（g）。

容器编号	温度(℃)	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
I	387	0.20	0.080	0.080
II	387	0.40	a	b
III	207	0.20	0.090	0.090

（4）容器I中的反应达到平衡时所需的时间_______(填“大于”“小于”或等于)容器II中的。

（5）a=       。

（6）下列说法中能说明该反应达到平衡状态的是          。（填字母)

A．容器中压强不变     

B．混合气体中c(CH₃OCH₃) 不变

C．混合气体的密度不变 

D．单位时间内生成CH₃OH与CH₃OCH₃的分子个数之比为2:1

（7）已知下面两个反应(m、n均大于0)：

反应①：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)   ΔH=－m kJ·mol^-1

反应②：2CO(g)+4H₂(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  ΔH= －n kJ·mol^-1

则下列m与n的关系中，正确的是          （填字母)。

A．n﹥2m       B．m﹥2 n       C．2m﹥n       D．m﹥3n

Answer

（14分） （1） 1（2分）；

（2）CH4(g)+2NO2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) +N2(g) △H=－867kJ·mol－1 （2分）

（3）2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O （2分）；

（4）大于(2分) （5）0.160 (2分)

（6）B、D (2分) （7）A (2分)

【解析】

试题分析：（1）T℃时反应：CO+H2O(g) CO2+H2,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H2)=0.12mol/L。则平衡时其余物质的浓度是c(CO2)= 0.12mol/L；c(CO)=0.08mol/L；c(H2O)=0.18mol/L 。则该温度下此反应的平衡常数K=。（2）(①+②)÷2，整理可得：CH4(g)+2NO2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) +N2(g) △H=－867kJ/mol。（3）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极为负极，发生氧化反应，在碱性条件下发生反应的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。（4）在其它条件不变时，物质的浓度越大，反应速率越快，达到平衡所需要的时间就越短，因此容器I中的反应达到平衡时所需的时间大于容器II中的。（5）由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以增大压强，平衡不发生移动，因此 a=2×0.080mol=0.160mol。（6） A.由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以在任何时刻都存在容器中压强不变，故不能判断反应处于平衡状态，错误；B．若反应未达到平衡，则混合气体的物质的量的浓度就会发生改变，因此混合气体中c(CH3OCH3) 不变，则反应处于平衡状态，正确。C．由于气体的物质的量不变，气体的质量不变，所以混合气体的密度不变不能作为判断平衡的标志，错误；D．单位时间内生成CH3OH与CH3OCH3的分子个数之比为2:1，则任何一种物质的浓度不变，反应处于平衡状态，正确。（7）根据I、III可知升高温度，平衡逆向移动，正反应方向为放热反应，2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+ H2O（g）ΔH<0。②-①×2，整理可得：2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+ H2O（g）ΔH=-（n-2m）<0，所以n﹥2m，选项A正确。

考点：考查化学平衡常数的计算、热化学方程式、燃料电池电极反应式的书写、化学平衡状态的判断、反应热的计算的知识。