Question

【题目】乙醇、甲醚是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：

2CO（g）+4H2（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g） △H=-256.1kJmol-1。

已知：H2O（l）=H2O（g）△ H=+44kJmol-1 CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g） △H=-41.2kJmol-1

（1）以CO2（g）与H2（g）为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：

2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（l） △H=__________________kJmol-1

（2）把2molH2和1molCO通入1L的反应器中，一定条件下发生反应：

2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示。

①以下能说明2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）达平衡状态的是___________

A．密度不再变化

B．CH3CH2OH蒸汽的体积分数不再变化

C．c(CO)/c(H2)不变

D．[c(CH3OCH3)c(H2O)]/[c(CO)c(H2)]不变

②图中的压强大小为： ，△H___________0(填“>”“<”或“=”)，若在P3和316℃时，测得容器中n(H2)=n(CH3OCH3)，此时反应的v（正）______v（逆）(填“>”“<”或“=”)。

③P3和316℃时反应的平衡常数________________

（3）汽车使用乙醇汽油并不能更加有效减少NOx的排放，气缸中生成NO的反应为：

N2(g)+O2(g)2NO(g) △H＞0

①汽车启动后，气缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是_________________

②汽车尾气净化中的一个反应如下：2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=－746.8kJ/mol-1。在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是_______

（4）乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子。该电池负极的电极反应式为__________________。用该电池为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O充电，充电一段时间后（假定两极充电前质量相等），测得两极质量差为6.4g时，通过电路电子的物质的量为__________________。

Answer 1

【答案】（1）△H=－305.7 kJmol-1

（2）①B ②P1>P2>P3 △H<0 v（正）<v（逆） ③0.25

（3）①速率加快，平衡正移 AB

（4）CH3CH2OH-12e-+6O2-=2CO2+3H2O 0.4mol

【解析】

试题分析：

（1）考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知，①－③×2－②即得到2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l)，所以该反应热是－256.1kJ/mol＋41.2kJ/mol-44kJ/mol×3=-305.7kJ/mol。

（2）①A．密度=质量÷体积，总质量总体积均不变，故密度一直不变，则密度不再变化不能作为是否达到平衡状态的判断依据；B．CH3CH2OH蒸汽的体积分数不再变化，可以判断；C．c(CO)/c(H2)一直不变，不能判断；D．[c(CH3OCH3)c(H2O)]/[c(CO)c(H2)]不变，不能判断。

②该反应压强增大，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，结合图像可知压强P1>P2>P3；温度升高，CO的转化率减小，平衡向逆反应方向移动，可知反应为放热反应，△H<0；在P3和316℃时，测得容器中n(H2)=n(CH3OCH3)，根据三段式可得，此时CO转化率为80%，而平衡时CO转化率为50%，则可知反应应逆向移动，即v（正）<v（逆）。

③P3和316℃时，此时CO平衡转化率为50%，依据平衡三段式列式计算：

2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

起始量（mol/L） 1 2 0 0

变化量（mol/L） 0.5 1 0.25 0.25

平衡量（mol/L） 0.5 1 0.25 0.25

反应的平衡常数为K==0.25。

（3）①由于生成NO的反应为吸热反应，温度升高，反应速率加快，平衡右移，导致时间内NO排放量越大。

②该反应为气体体积缩小的放热反应。根据勒夏特列原理，升高温度，正逆反应速率均加快，平衡应向吸热方向(逆反应方向)移动，CO的百分含量增大，所以A、B选项均正确；增加NO的物质的量，平衡应向正反应方向移动，CO的转化率增大，故C错误；增加N2的物质的量(即增加N2的浓度)，平衡应向逆反应方向移动，故NO转化率应减小，故D错误。选AB。

（4）原电池中负极失去电子，由于电解质能传递O2—离子，而在原电池中阴离子是向负极移动的，所以负极方程式为CH3CH2OH－12e－+6O2－=2CO2+3H2O。铅蓄电池充电时，阳极为PbSO4→PbO2，阴极为PbSO4→Pb，每转移2mol电子阳极质量减少64g，阴极质量减小96g，两极质量差32g。故当两极质量差为6.4g时，通过电路电子的物质的量为0.4mol。