Question

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、NO₂等有毒气体，其污染问题也成为当今社会急需解决的问题。

I．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0.8x mol时，该反应生成     LN₂(标准状况下)。

II．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，可以用来合成很多有机物如甲醇（CH₃OH）、二甲醚（CH₃OCH₃）等，还可以作燃料。

（1）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能自发反应生成甲醇： CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)  △H<0

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

(2）已知：①CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)          △H＝－90.7 kJ·mol^－1

②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)     △H＝－23.5 kJ·mol^－1

③CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)     △H＝－41.2 kJ·mol^－1

则3CO(g)＋3H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝

（3）CO—空气燃料电池中使用的电解质是掺杂Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2­—,该电池负极的电极反应式为              。

（4）甲醇也是新能源电池的燃料，但它对水质会造成一定的污染。有一种电化学法可消除这种污染。其原理是： 2滴甲醇，1mL 1.0mol·L^—1硫酸，4mL 0.1mol·L^—1硫酸钴

(CoSO₄）混合溶液，插上两根惰性电极，通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，

然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用图装置模拟上述过程：

①检验电解时产生的CO₂气体，井穴板穴孔内应盛放          溶液。

②写出净化甲醇的离子方程式                 。

Answer

I． 4.48L（2分）

II．（1）①K= [CH3OH]/([CO]×[H2]2（2分） ②BD（2分）

（2）△H＝—246.1KJ·mol—1（2分） （3）CO—2e— + O2— =CO2。（2分）

（4）①澄清石灰水（其它合理答案也可）（2分）②6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6 Co2++6H+（2分）

【解析】

试题分析：I． 根据化学反应2xCO＋2NOx ==2xCO2＋N2 转移4x，当转移电子物质的量为0.8x mol时，生成0.2mol氮气，体积为0.2×22.4L/mol=4.48L。

II．（1）①根据化学反应，该反应的平衡常数表达式为K= [CH3OH]/([CO]×[H2]2；②A．该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，产率降低，A项错误；B．将CH3OH(g)从体系中分离，降低产物浓度，平衡正向移动，提高产率，B项正确；C．恒容条件下，充入不反应气体，反应气体浓度不变，平衡不移动，转化率不变，C项错误；D．再充入1 mol CO和3 mol H2，同等程度增大反应物浓度，压强增大，平衡正向移动，转化率增大，D项正确；答案选BD。

（2）根据盖斯定律，ΔH=2×ΔH1+ΔH2+ΔH3=—246.1KJ·mol—1。

（3）电解质是掺杂Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2­—,所以该电池负极的电极反应式为CO—2e— + O2— =CO2。

（4）①检验二氧化碳用澄清石灰水；②净化时Co3+把甲醇氧化为二氧化碳，自身还原为Co2+，根据氧化还原反应原理配平得6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6Co2++6H+。

考点：考查化学反应的计算，化学平衡常数及化学平衡的影响因素，原电池原理及电极反应式的书写。