Question

应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手。

I．研究发现，NO_x是雾霾的主要成分之一，NO_x主要来源于汽车尾气。

已知：N₂(g)+O₂(g)2NO(g)   △H=+180.50kJ·mol^－1

2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g)   △H=－566.00 kJ·mol^－1

为了减轻大气污染，人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环，写出该反应的热化学方程式               。

II．开发利用清洁能源可减少污染，解决雾霾问题。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景，一定条件下用CO和H₂合成CH₃OH：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，在2L密闭容器中充入物质的量之比为1:2的CO和H₂，在催化剂作用下充分反应。平衡混合物中CH₃OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如下图所示。

（1）该反应的反应热△H          0（填“＞”或“＜”），压强的相对大小与P₁         P₂（填“＞”或“＜”）。

（2）该反应化学平衡常数表达式为          。

（3）下列各项中，不能说明该反应已经达到平衡的是          。

A．容器内气体压强不再变化

B．v(CO)：v(H₂)：v(CH₃OH)=1:2:1

C．容器内的密度不再变化

D．容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化

E．容器内各组分的质量分数不再变化

（4）某温度下，在保证H₂浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡             （填字母）。

A．向正反应方向移动    B．向逆反应方向移动        C．不移动

作出此判断的依据是                。

III．依据燃烧反应原理，合成的甲醇可以设计如图所示的燃料电池装置。

（1）负极电极反应式为                。

（2）电池工作时，若电流强度为I，1个电子所带电量为q，N_A为阿伏伽德罗常数的值，则该装置每分钟消耗甲醇的物质的量为             mol（假设化学能全部转化为电能）。

Answer

Ⅰ.2CO(g) ＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g) △H＝－746.50kJ·mol－1 ；

Ⅱ．（1）＜；＞；（2）K=；（3）BC；（4）C，保证C(H2)不变情况下，增大容器体积，c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小，根据浓度商Qc=，推得Qc=K，所以平衡不移动；Ⅲ．（1）CH3OH－6e—＋8OH—＝CO32—＋6H2O；（2）。

【解析】

试题分析：I.转化成无毒物质.2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，②2CO(g)＋O22CO2(g)，②－①，得出NO(g)＋CO(g) CO2(g)＋N2(g) △H=(－566－180.5)kJ·mol－1=－746.50kJ·mol－1；II.（1）随着温度升高，甲醇的体积分数减少，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即正反应方向为△H<0，作等温线，随着压强增大，平衡向体积减小的方向移动，根据图表，即p1>p2；（2）根据化学平衡常数定义，K=c(CH3OH)/[c(CO)×c2(H2)]；（3）A、反应前后气体系数之和不相等，则压强不变，说明反应达到平衡，故错误；B、没有指明反应的方向，不能说明是否达到平衡，故正确；C、根据密度的定义，恒容说明体积不变，组分都是气体，质量不变，密度不变，不能说明反应达到平衡，故错误；D、根据平均摩尔质量的定义，气体质量不变，反应前后气体系数之和不等，气体物质的量减少，因此平均摩尔质量不变，说明达到平衡，故错误；E、根据化学平衡状态的定义，当组分的质量分数不变，说明反应达到平衡，故错误；（4） 保证C(H2)不变情况下，增大容器体积，c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小，根据浓度商Qc= ，推得Qc=K，所以平衡不移动，故选项C正确；III.（1）通氧气的一极为正极，通甲醇一极为负极，，此装置为燃料电池，CH3OH＋2O2→CO2＋2H2O，电解质溶液为KOH，CO2转变成CO32－，因此负极电极反应式：CH3OH＋8OH－－6e－=CO32－＋6H2O；（2）转移电子的物质的量为60I/qNAmol，根据电极反应式，推出n(CH3OH)=1OI/qNAmol。

考点：考查热化学反应方程式的计算、勒夏特列原理、化学平衡状态的判断、化学平衡常数、电极反应式的书写等知识。