Question

【題目】I、“藍天白云”是現(xiàn)代城市人向往的目標，而機動車尾氣已成為城市大氣的主要污染源，機動車尾氣中的主要有害物質(zhì)為氮的氧化物目前科技工作者正在探索用甲烷等燃料氣體將氮氧化物還原為N2和水，涉及到的反應(yīng)有:

CH4（g）＋4NO2（g） ＝4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH1＝-574 kJ·mol－1

CH4（g）＋2NO2（g） ＝CO2（g）＋2H2O（g）＋N2（g） ΔH2＝-867 kJ·mol－1

寫出CH4還原NO生成N2的熱化學(xué)方程式: ____________

Ⅱ、一定溫度下，在三個體積均為2.0L的恒容密閉容器中分別加入一定量的X發(fā)生反應(yīng):

pX（g）Y（g）＋Z（g）相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:

容器編號	溫度（℃）	起始物質(zhì)的量（mol）	平衡物質(zhì)的量（mol）
		X（g）	Y（g）	Z（g）
A	387	0.20	0.080	0.080
B	387	0.40	0.160	0.160
C	T	0.20	0.090	0.090

回答下列問題：

（1）若容器A中反應(yīng)經(jīng)10min達到平衡，則前10min內(nèi)Y的平均反應(yīng)速率v(Y)=___________。容器A和容器B中起始時X的反應(yīng)速率v(X)A___________v(X)B(填“大于”“小于”或“等于”)。

（2）已知該正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則T___________387(填“大于”或“小于”)。

（3）容器B中X的平衡轉(zhuǎn)化率為___________，若起始時向容器A中充入0.1molX、0.15molY和0.10molZ，則反應(yīng)將向___________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向進行，判斷理由是_____________________________________________________。

Ⅲ、科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置實現(xiàn)了用CO2和H2O合成CH4下列關(guān)于該太電池的敘述錯誤的是____________

A.電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能

B.銅電極為正極，電極反應(yīng)式為：CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O

C.電池內(nèi)部H+透過質(zhì)子交換膜從左向右移動

D.為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量硝酸溶液

Answer 1

【答案】CH4 (g)+4NO(g) 2N 2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) ΔH=1160 kJ·mol1 0.004molL-1min-1 小于 小于 80% 正 濃度商小于平衡常數(shù)，要使得生成物增加，則平衡將向正反應(yīng)方向進行 AD

【解析】

I根據(jù)蓋斯定律，第2個方程乘以2再減去第2個方程，得到CH4還原NO生成N2的熱化學(xué)方程式：CH4 (g)+4NO(g) 2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) ΔH=1160 kJ·mol1。

⑴若容器Ⅰ中反應(yīng)經(jīng)10min達到平衡，則前10min內(nèi)Y的平均反應(yīng)速率，起始時A中X的濃度小于B中X的濃度，因此容器A和容器B中起始時X的反應(yīng)速率v(X)A小于v(X)B。

⑵該正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A容器與C容器分析，Y的量增加，說明平衡正向移動，正向是放熱反應(yīng)，說明是降溫，因此T小于387。

⑶根據(jù)A、B容器裝入X的量和平衡時的Y、Z的量，得出該反應(yīng)是等體積反應(yīng)，容器B中Y為0.16mol，說明X消耗了0.32mol，則X剩余0.08mol，則X的平衡轉(zhuǎn)化率為，A容器平衡時Y的量為0.08mol，則X消耗0.16mol，剩余0.04mol，平衡時平衡常數(shù)，若起始時向容器A中充入0.1molX、0.15molY和0.10molZ，，濃度商小于平衡常數(shù)，要使得生成物增加，則平衡正向移動，因此反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進行。

Ⅲ、A選項，電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能，故A錯誤；B選項，銅電極是二氧化碳化合價降低，為正極，其電極反應(yīng)式為：CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O，故B正確；C選項，電池內(nèi)部“同性相吸”，則H+透過質(zhì)子交換膜從左向右移動，故C正確；D選項，硝酸和銅要反應(yīng)，損失正極，故D錯誤。

I根據(jù)蓋斯定律，第2個方程乘以2再減去第2個方程，得到CH4還原NO生成N2的熱化學(xué)方程式：CH4 (g)+4NO(g) 2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) ΔH=1160 kJ·mol1，故答案為：CH4 (g)+4NO(g) 2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) ΔH=1160 kJ·mol1。

⑴若容器Ⅰ中反應(yīng)經(jīng)10min達到平衡，則前10min內(nèi)Y的平均反應(yīng)速率，起始時A中X的濃度小于B中X的濃度，因此容器A和容器B中起始時X的反應(yīng)速率v(X)A小于v(X)B，故答案為：0.004molL-1min-1；小于。

⑵該正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A容器與C容器分析，Y的量增加，說明平衡正向移動，正向是放熱反應(yīng)，說明是降溫，因此T小于387，故答案為：小于。

⑶根據(jù)A、B容器裝入X的量和平衡時的Y、Z的量，得出該反應(yīng)是等體積反應(yīng)，容器B中Y為0.16mol，說明X消耗了0.32mol，則X剩余0.08mol，則X的平衡轉(zhuǎn)化率為，A容器平衡時Y的量為0.08mol，則X消耗0.16mol，剩余0.04mol，平衡時平衡常數(shù)，若起始時向容器A中充入0.1molX、0.15molY和0.10molZ，，濃度商小于平衡常數(shù)，要使得生成物增加，則平衡正向移動，因此反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進行，故答案為：正；濃度商小于平衡常數(shù)，要使得生成物增加，則平衡將向正反應(yīng)方向進行。

Ⅲ、A選項，電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能，故A錯誤；B選項，銅電極是二氧化碳化合價降低，為正極，其電極反應(yīng)式為：CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O，故B正確；C選項，電池內(nèi)部“同性相吸”，則H+透過質(zhì)子交換膜從左向右移動，故C正確；D選項，硝酸和銅要反應(yīng)，損失正極，故D錯誤；綜上所述，答案為AD。