Question

（2012?泰州二模）乙醇汽油是被廣泛使用的新型清潔燃料，工業(yè)生產(chǎn)乙醇的一種反應(yīng)原理為：
2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-256.1kJ?mol^-1．
已知：H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1
（1）以CO₂（g）與H₂（g）為原料也可合成乙醇，其熱化學(xué)方程式如下：
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l）△H=

-305.7 kJ?mol^-1

．
（2）CH₄和H₂O（g）在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)CH₄+H₂O?CO+3H₂，該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如下表：

溫度/℃	800	1000	1200	1400
平衡常數(shù)	0.45	1.92	276.5	1771.5

①該反應(yīng)是

吸熱

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）；
②T℃時，向1L密閉容器中投入1molCH₄和1mol H₂O（g），平衡時c（CH₄）=0.5mol?L^-1，該溫度下反應(yīng)CH₄+H₂O?CO+3H₂的平衡常數(shù)K=

6.75

．
（3）汽車使用乙醇汽油并不能減少NO_x的排放，這使NO_x的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題．某研究小組在實驗室以Ag-ZSM-5為催化劑，測得NO轉(zhuǎn)化為N₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如下圖．
①若不使用CO，溫度超過775℃，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因為

該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度反應(yīng)更有利于向逆反應(yīng)方向進(jìn)行

；在

n(NO)

n(CO)

=1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在

870℃

左右．
②用C_xH_y（烴）催化還原NO_x也可消除氮氧化物的污染．寫出CH₄與NO₂發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

CH₄+2NO₂→CO₂+N₂+2H₂O

．
（4）乙醇-空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是攙雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-離子．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

CH₃CH₂OH-12e^-+6O^2-=2CO₂+3H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律求反應(yīng)熱；
（2）根據(jù)平衡移動判斷反應(yīng)的熱量變化；根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計算其數(shù)值；
（3）升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，該反應(yīng)放熱；
（4）乙醇在燃料電池的負(fù)極失去12個電子，發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答：解：（1）將題目中出現(xiàn)的三個熱化學(xué)方程式依次編號為①②③，根據(jù)蓋斯定律：③=①-②×2，則△H=-305.7 kJ?mol^-1．故答案為：-305.7 kJ?mol^-1；
（2）溫度升高，平衡常數(shù)增大即平衡向正反應(yīng)分析移動，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；
②T℃時，向1L密閉容器中投入1molCH₄和1mol H₂O（g），平衡時c（CH₄）=0.5mol?L^-1，該溫度K=c（

c(CO)?c3(H2)

c(CH4)?c(H2O)

=

0.5×1．53

0.5×0.5

=6.75，故答案為：6.75；
（3）①升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，該反應(yīng)放熱；由圖可知，在

n(NO)

n(CO)

=1的條件下，870℃時，NO還原為N₂的轉(zhuǎn)化率為100%，故答案為：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度反應(yīng)更有利于向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；870℃；
②CH₄與NO₂發(fā)生反應(yīng)生成無毒的N₂、CO₂和H₂O，反應(yīng)為CH₄+2NO₂→CO₂+N₂+2H₂O，故答案為：CH₄+2NO₂→CO₂+N₂+2H₂O；
（4）乙醇在燃料電池的負(fù)極失去12個電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；故答案為：CH₃CH₂OH-12e^-+6O^2-=2CO₂+3H₂O．

點(diǎn)評：本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)、熱化學(xué)方程式的書寫．難度中等．根據(jù)圖象分析出分解率的變化特點(diǎn)是解題的關(guān)鍵．