Question

【題目】汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO。為減輕大氣污染，人們提出通過以下反應來處理汽車尾氣：

（1）已知：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=﹣746.5kJ/mol

2C(s)+O2(g)2CO(g) △H=﹣221 kJ/mol

C(s)+O2(g)CO2(g) △H=﹣393.5 kJ/mol

則N2(g)+O2(g)═2NO(g) △H=____________ kJ/mol

（2）T℃下，在一容積不變的密閉容器中，通入一定量的NO和CO，用氣體傳感器測得不同時間NO和CO的濃度如下表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/10-4mol/L	10.0	4.50	C1	1.50	1.00	1.00
c（CO）/10-3mol/L	3.60	3.05	C2	2.75	2.70	2.70

則C2較合理的數(shù)值為_________（填字母標號）

A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.85

（3）將不同物質(zhì)的量的H2O(g)和CO(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應：H2O(g)+CO2(g) CO2(g)+H2(g)得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO	H2
i	650	2	4	2.4	1.6	5
ii	900	1	2	1.6	0.4	3
iii	900	a	b	C	d	1

若a=2，b=1，則c=____，三組實驗對應平衡常數(shù)的關(guān)系K(i)_____ K(ii) _____ K(iii)（填“＞”、“＜”或“=”）。

（4）控制反應條件，CO和H2可以用來合成甲醇和二甲醚，其中合成二甲醚的化學方程式為：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，在相同條件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡轉(zhuǎn)化率隨氫碳比的變化如圖所示：

①合成二甲醚的最佳氫碳比為__________。

②甲醇使用不當會導致污染，可用電解法消除這種污染。其原理是電解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液，將Co2+氧化為Co3+，Co3+再將CH3OH氧化成CO2，Co3+氧化CH3OH的離子方程式為________________。

Answer 1

【答案】 +180.5 D 0.6 > = 1.0 6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+

【解析】（1）已知：①2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=﹣746.5kJ/mol

②2C(s)+O2(g)2CO(g) △H=﹣221 kJ/mol

③C(s)+O2(g)CO2(g) △H=﹣393.5 kJ/mol

則依據(jù)蓋斯定律，③×2-②-①得到：N2(g)+O2(g)＝2NO(g)的△H=+180.5kJ/mol。

（2）由表中數(shù)據(jù)可知4s時反應到達平衡，1～3s內(nèi)CO濃度變化量為3.05×10-3 mol/L-2.75×10-3 mol/L=3×10-4 mol/L，該2s內(nèi)平均每秒內(nèi)變化量為1.5×10-4 mol/L，隨反應進行，反應速率減小，該2s中前1s內(nèi)CO濃度變化量應大于1.5×10-4 mol/L，則2s時CO的濃度小于3.05×10-3 mol/L-1.5×10-4 mol/L=2.9×10-3 mol/L，故2s時CO的濃度應介于2.75×10-3 mol/L～2.9×10-3 mol/L之間，選項中只有2.85×10-3 mol/L符合，答案選D。

（3） H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始濃度（mol/L） 0.5 1 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.2 0.2 0.2 0.2

平衡濃度（mol/L） 0.3 0.8 0.2 0.2

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始濃度（mol/L） 1 0.5 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）0.5-c/2 0.5-c/2 d/2 d/2

平衡濃度（mol/L）0.5+c/2 c/2 d/2 d/2/span>

所以0.5－c/2＝d/2，則d＝1－c，由平衡常數(shù)相等可知： ，解得c＝0.6；650℃時根據(jù)方程式可知

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始濃度（mol/L） 1 2 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.8 0.8 0.8 0.8

平衡濃度（mol/L） 0.2 1.2 0.8 0.8

平衡常數(shù)為＞，又因為平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，則三組實驗對應平衡常數(shù)的關(guān)系K(i)＞K(ii)＝K(iii)。

（4）①根據(jù)圖像可知氫碳比為1時合成二甲醚的轉(zhuǎn)化率最高，則合成二甲醚的最佳氫碳比為1。②根據(jù)電子得失守恒、原子守恒以及電荷守恒可知Co3+氧化CH3OH的離子方程式為6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6Co2++6H+。