Question

（16分）I、用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+ CO₂（g）+2H₂O（g）     △H=" -574" kJ·mol^-l 
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+ CO₂（g）+ 2H₂O（g）       △H=" -1160" kJ·mol^-l
③H₂O（g）=H₂O（1）    △H=-44．0 kJ·mol^-l
写出CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（1）的热化学方程式____   。
II、开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面。
（1）由碳的氧化物赢接合成乙醇燃料已进入大规模生产。如采取以CO和H₂为原料合成乙醇，化学反应方程式：2CO（g）+4H₂（g）－CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）;若密闭容器中充有10 mol CO与20mol H₂，在催化剂作用下反应生成乙醇：CO的转化率（a）与温度、压强的关系如图所示。

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数：K=____     ；
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则白反应开始到达平衡状态所需的时间t_A    t_C（填 “>”、“<”或“=”）。
（2）日前工业上也可以用CO₂来生产甲醇。一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）   CH₃OH（g）+H₂O（g）△H<0，若将6mo1 CO₂和8mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化的曲线如右图所示（实线）。
①若改变某一实验条件再进行两次实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变可能是       ，曲线II对应的实验条件改变可能是____  。
②请在答题卷图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线。

III、用MnO₂制KMnO₄的工艺流程如图：电解池中两极材料均为碳棒，在水或酸性溶液中K₂MnO₄发生歧化而变成MnO₂和KMnO₄。

①写出240℃熔融时发生反应的化学方程式              ，投料时必须满足n（KOH）:n（MnO₂）              。
②阳极的电极反应为                   。
③B物质是          （填化学式），可以循环使用的物质是           （填化学式）。

Answer 1

28.（16分）Ⅰ、 CH₄(g)+2NO₂(g) = N₂(g) + CO₂(g) +2H₂O(l)  ⊿H=" -955" kJ·mol^－1（2分）
Ⅱ、（1）①K="0.25" （2分）   ② > （1分）
（2）①升温（1分）增压（1分）（其他合理答案参照给分）
②如右图（2分）
Ⅲ、① 2MnO₂ + O₂ + 4KOH 2K₂MnO₄ + 2H₂O（2分）
大于2 : 1  (1分)
② MnO₄^2- - e^- =  MnO₄^-   (2分)    
③ H₂（1分）    KOH固体 （1分）

试题分析：Ⅰ：(1)将方程式（①+②+③×4）/2得CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O的方程式，故△H=（-574 -1160-44．0×4）/2= -955 kJ·mol^－1；Ⅱ：（1）①A点时CO的转化率为50％，转化量为5mol，故平衡时CO、H₂、CH₃CH₂OH、H₂O的物质的量分别为5mol、10mol、2.5mol、2.5mol，平衡浓度分别为0.5mol/L、1mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L，代入平衡常数表达式K==0.25；②C点的温度高，反应速率快，达到平衡所用的时间短；（2）①曲线Ⅰ和实线相比较，加快了反应速率，平衡向左移动了，故为升高温度；虚线Ⅱ和实线相比较，反应速率加快，平衡向右移动了，故为加压；②甲醇的物质的量从零开始逐渐增大，达到平衡状态时氢气消耗6mol，生成甲醇2mol，以后甲醇的物质的量不再发生变化了；Ⅲ①由题目信息可得通过二氧化锰和KOH、氧气在熔融条件下生成K₂MnO₄，结合原子守恒和氧化还原方程式的配平方法写出化学方程式；当KOH和二氧化锰之比为2:1时恰好完全反应，当在水或酸性溶液中K₂MnO₄发生歧化而变成MnO₂和KMnO₄，需保持碱性环境，故两者物质的量之比大于2:1；②阳极MnO₄^2-失去电子发生氧化反应生成MnO₄^- ，故为MnO₄^2- - e^- =  MnO₄^- ；③阴极氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧化钾，氢氧化钾可以循环使用。