Question

【題目】2013年霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)．其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一．

（1）CO2是大氣中含量最高的一種溫室氣體，控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑．目前，由CO2來合成二甲醚已取得了較大的進(jìn)展，其化學(xué)反應(yīng)是：
2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H＞0．
①寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式 ．
②判斷該反應(yīng)在一定條件下，體積恒定的密閉容器中是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 ．
A．容器中密度不變 B．單位時(shí)間內(nèi)消耗2molCO2 ， 同時(shí)消耗1mol二甲醚
C．v（CO2）：v（H2）=1：3 D．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
（2）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g） 2CO2（g）+N2 （g）
在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c（CO2）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時(shí)間（t）的變化曲線，如圖所示．據(jù)此判斷：
①該反應(yīng)的△H0（選填“＞”、“＜”）．
②當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．若催化劑的表面積S1＞S2 ， 在圖中畫出c（CO2）在T2、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線 ．
（3）已知：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣a kJmol﹣1 ．
①經(jīng)測定不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：

溫度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某時(shí)刻、250℃測得該反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物的濃度為c（CO）=0.4molL﹣1、c（H2）=0.4molL﹣1、c（CH3OH）=0.8molL﹣1 ， 則此時(shí)v正v逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②某溫度下，在體積固定的2L的密閉容器中將1mol CO和2mol H2混合，測得不同時(shí)刻的反應(yīng)前后壓強(qiáng)關(guān)系如下：

時(shí)間（min）	5	10	15	20	25	30
壓強(qiáng)比（P后/P前）	0.98	0.90	0.80	0.70	0.70	0.70

達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為 ．
（4）液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視．它在安全性、價(jià)格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢．氨在燃燒實(shí)驗(yàn)中相關(guān)的反應(yīng)有：
4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H1 ①
4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（l）△H2 ②
4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H3 ③
請寫出上述三個(gè)反應(yīng)中△H1、△H2、△H3三者之間關(guān)系的表達(dá)式，△H1= ．
（5）美國Simons等科學(xué)家發(fā)明了使NH3直接用于燃料電池的方法，其裝置為用鉑作為電極，加入KOH電解質(zhì)溶液中，其電池反應(yīng)為 4NH3+3O2=2N2+6H2O，寫出該燃料電池的正極反應(yīng)式 ．

Answer 1

【答案】
（1）；BD
（2）＜；
（3）＜；45%
（4）
（5）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
【解析】解：（1）①化學(xué)平衡常數(shù)K= ，所以答案是： ；②A．容器中氣體質(zhì)量不變、容器體積不變，所以容器中密度始終不變，則不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤； B．單位時(shí)間內(nèi)消耗2molCO2 ， 同時(shí)消耗1mol二甲醚也同時(shí)生成1mol二甲醚，二甲醚正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；C．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)都存在v（CO2）：v（H2）=1：3，所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；D．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量之和減小，所以反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)改變，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；故選BD；
（2.）①根據(jù)先拐先平數(shù)值大知，T1＞T2，升高溫度，二氧化碳濃度降低，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則焓變小于0，所以答案是：＜；②催化劑只改變反應(yīng)速率不改變平衡移動(dòng)，所以平衡時(shí)二氧化碳濃度不變，但反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，其圖象為 ，所以答案是： ；
（3.）①該反應(yīng)的濃度商= =12.5＞K，平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率，所以答案是：＜；②根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，20min時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，恒溫恒容條件下，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量之比等于其壓強(qiáng)之比，反應(yīng)后壓強(qiáng)是反應(yīng)前的0.70倍，則反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量=0.70×（1+2）mol=2.1mol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n（CO）為反應(yīng)前后氣體減少物質(zhì)的量的一半，所以參加反應(yīng)的n（CO）=（1+2﹣2.1）mol× =0.45mol，所以CO轉(zhuǎn)化率= =45%，
所以答案是：45%；
（4.）由反應(yīng)4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H1 ①
4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（l）△H2 ②
4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H3③則反應(yīng) 可得到反應(yīng)①，則△H1= ，所以答案是：△H1= ；
（5.）燃料堿性電池中，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 所以答案是：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的化學(xué)平衡常數(shù)的含義和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，需要了解指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變的狀態(tài)；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能得出正確答案．