Question

【題目】I．霧霾嚴(yán)重影響人們的生活，汽車尾氣排放是造成霧霾天氣的重要原因之一。已知汽車尾氣排放時(shí)容易發(fā)生以下反應(yīng)：

①N2（g）+O2（g）2NO（g） △H1＝ a kJ·mol-1

②2NO（g）+O2（g）2NO2（g） △H2＝ b kJ·mol-1

③CO（g）+1/2 O2（g）CO2（g） △H3＝ c kJ·mol-1

④2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g） △H4

請(qǐng)回答下列問題：

（1）根據(jù)反應(yīng)①②③，確定反應(yīng)④中△H4= kJ·mol-1。

（2）下列情況能說明反應(yīng)②已達(dá)平衡狀態(tài)的是 （填編號(hào)）。

A．單位時(shí)間內(nèi)生成1mol NO2的同時(shí)消耗了lmol NO

B．在恒溫恒容的容器中，混合氣體的密度保持不變

C．混合氣體的顏色保持不變

D．在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分?jǐn)?shù)保持不變

II．甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡 常數(shù)	溫度/℃
		500	700	800
①2H2（g）＋CO（g）CH3OH（g）	K1	2.5	0.34	0.15
②H2（g）＋CO2（g）H2O（g）＋CO（g）	K2	1.0	1.70	2.52
③3H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）	K3

請(qǐng)回答下列問題：

（1）反應(yīng)②是 （填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

（2）據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝ （用K1、K2表示）。

（3）500 ℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度（mol·L－1）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時(shí)v正 v逆（填“＞”、“＝”或“＜”）。

（4）反應(yīng)①按照相同的物質(zhì)的量投料，測(cè)得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

下列說法正確的是___________________（填序號(hào)）。

A．溫度：T1＞T2＞T3

B．正反應(yīng)速率：v（a）＞v（c），v（b）＞v（d）

C．平衡常數(shù)：K（a）＞K（c），K（b）＝K（d）

（5）新型高效的甲醇燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH3OH和O2。某研究小組將兩個(gè)甲醇燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。回答下列問題：

則乙燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為 。

Answer 1

【答案】I．（1）2c-a （2） CD II．（1）吸熱 （2）K1K2 （3）＞ （4）C

（5） 2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O

【解析】

試題分析：I．（1）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)②×2-③即得，確定反應(yīng)④2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H4=（2c-a）KJ/mol；

（2）A．單位時(shí)間內(nèi)生成1mol NO2的同時(shí)消耗了lmol NO，都是正反應(yīng)，故不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B．密度=，總質(zhì)量一定，體積一定，故密度一定，故混合氣體的密質(zhì)不再發(fā)生改變不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；C．因?yàn)槠胶獬��?shù)僅與溫度有關(guān)，當(dāng)平衡常數(shù)不再變化，即反應(yīng)的溫度不變，又在絕熱恒容的容器中，所以反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；D．在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分?jǐn)?shù)保持不變，則反應(yīng)達(dá)平衡，能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；故選CD。

II．（1）反應(yīng)②CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）的平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；

（2）平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，結(jié)合反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，可得平衡常數(shù)K3=K1K2；

（3）500℃時(shí)，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度分別為0.1molL-1、0.8molL-1、0.3molL-1、0.15molL-1，Q==0.88＜K=2.5，則此時(shí)v正＞v逆；

（4）A．根據(jù)反應(yīng)①中溫度與K的關(guān)系，可推斷該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡左移，CO的轉(zhuǎn)化率減小，所以T3＞T2＞T1，故A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)速率v（c）＞v（a），v（b）＞v（d），故B錯(cuò)誤；C．溫度越高，平衡常數(shù)越小，壓強(qiáng)對(duì)平衡常數(shù)無影響，所以K（a）＞K（c），K（b）=K（d），故C正確；故選C。

（5）在堿性溶液中，CH3OH堿性燃料電池中，負(fù)極CH3OH失電子被氧化，反應(yīng)式為：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O；