Question

NO₂、CO、CO₂是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制、利用是优化我们生存环境的有效途径。

（1）如图所示，利用电化学原理将NO₂ 转化为重要化工原料C。

若A为NO₂，B为O₂，则负极的电极反应式为______________________________；

（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：

CO₂＋3H₂CH₃OH＋H₂O

已知：

CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)   △H＝－a kJ·mol^－1；

2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)                  △H＝－b kJ·mol^－1；

H₂O(g)＝H₂O(l)                          △H＝－c kJ·mol^－1；

CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)                    △H＝－d kJ·mol^－1，

则表示CH₃OH(l)燃烧热的热化学方程式为：_________________________________；

（3）光气 (COCl₂)是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl₂(g)＋CO(g)  COCl₂(g)制备。左图为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题：

     

①0~6 min内，反应的平均速率v(Cl₂)＝               ；

②若保持温度不变，在第7min 向体系中加入这三种物质各2mol，则平衡向____________________

移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)；

③若将初始投料浓度变为c(Cl₂)=0.7mol/L、c(CO)=0.5mol/L、c(COCl₂)_________ mol/L，保持反应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl₂的体积分数与上述第6min时Cl₂的体积分数相同；

④随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是__________；(填“增大”、“减小”或“不变”)

⑤比较第8min反应温度T（8）与第15min反应温度T(15)的高低：T（8）_______T(15)(填“＜”、“＞”或“=”)

Answer

（1）NO2-e-+H2O=NO3-+2H+

（2） CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-(c+2d-a-b)kJ•mol-1

（3）①0.15 mol•L-1•min -1 ②平衡正向移动 ③ 0.5 ④ 减小 ⑤＜

【解析】

试题分析：（1）NO2在负极上失去电子发生氧化反应转化为NO3-，故电极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；

（2）应用盖斯定律解题，△H=-△H1-△H2+△H3+2△H4=-(c+2d-a-b)kJ•mol-1，所以CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-(c+2d-a-b)kJ•mol-1；

（3）①由图可知，6min时Cl2的平衡浓度为0.3mol/L，浓度变化为1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，则v(Cl2)==0.15 mol•L-1•min -1；

②8min时，平衡时c(Cl2)=0.3mol/L、c(CO)=0.1mol/L、c(COCl2)=0.9mol/L，则原平衡时n(Cl2)：n(CO)：n(COCl2)=3：1：9，现在第8 min 加入体系中的三种物质各1 mol，则反应物的浓度增大程度大些，平衡正向移动；

③最终达到化学平衡时，Cl2的体积分数与上述第6min时Cl2的体积分数相同，即与开始平衡为等效平衡，完全转化到左边满足Cl2浓度为1.2mol/L、CO浓度为1.0mol/L，则：0.7ol/L+c(COCl2)=1.2mol/L，c(CO)=0.5mol/L+c(COCl2)=1.0mol/L，故c(COCl2)=0.5mol/L；

④由图1可知，升温平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，所以温度高，平衡常数减小；

⑤根据图象，第8min反应处于平衡状态，在第10分钟时是改变温度使平衡向逆反应方向移动，由④升温平衡向逆反应方向移动，可知正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故T（8）＜T(15)。

考点：考查热反应方程式、化学平衡计算、化学平衡影响因素、化学平衡常数、反应速率计算等。