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【题目】应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手。

Ⅰ.研究发现,NOx是雾霾的主要成分之一,NOx主要来源于汽车尾气。已知: N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+180.50 kJ·mol-1 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) △H=-566.00kJ·mol-1

为了减轻大气污染,人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环,写出该反应的热化学方程式 _________________________

Ⅱ.开发利用清洁能源可减少污染,解决雾霾问题。甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景,一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),在2L密闭容器中充入物质的量之比为1:2的CO和H2,在催化剂作用下充分反应。平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如下图所示。

(1)该反应的反应热△H____0(填“>”或“<”),压强的相对大小为p1___p2(填“>”或“<”)。

(2)该反应化学平衡常数表达式为_____________

(3)下列各项中,不能说明该反应已经达到平衡的是_______________

A.容器内气体压强不再变化

B. v(CO) : v(H2) :v(CH3OH)=1:2:1

C.容器内的密度不再变化

D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化

E.容器内各组分的质量分数不再变化

(4)某温度下,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡_____(填字母)。

A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动

作出此判断的依据是_____________________________________

Ⅲ.依据燃烧反应原理,合成的甲醇可以设计如图所示的燃料电池装置。

(1)负极电极反应式为_____________________

(2)电池工作时,若电流强度为I, 1个电子所带电量为q,NA为阿伏加德罗常数的值,则该装置每分钟消耗甲醇的物质的量为________mol(假设化学能全部转化为电能)。

【答案】 2CO(g) 2NO(g) N2(g)2CO2(g) △H=-746.50kJ·mol1 K= BC C 保证C(H2)不变情况下,增大容器体积,c(CH3OH)c(CO)同等倍数减小,根据浓度商Qc= ,推得Qc=K所以平衡不移动 CH3OH6e8OHCO32—6H2O

【解析】Ⅰ.转化成无毒物质2CO(g) 2NO(g) N2(g)2CO2(g)N2(g)O2(g) 2NO(g) H=+180.50 kJ·mol1 2CO(g)O2(g) 2CO2(g) H=-566.00kJ·mol1,根据盖斯定律由②-①得,2CO(g) 2NO(g) N2(g)2CO2(g) H=-566.00kJ·mol1180.50 kJ·mol1=746.50kJ·mol1Ⅱ.(1)随着温度升高,甲醇的体积分数减少,根据勒夏特列原理,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即正反应方向为△H<0,作等温线,随着压强增大,平衡向体积减小的方向移动,根据图表,即p1p2;(2)根据化学平衡常数的定义,K=;(3)A、反应前后气体系数之和不相等,则压强不变,说明反应达到平衡人,选项A错误;B、没有指定反应的方向,不能说明是否达到平衡,选项B正确;C、根据密度的定义,恒容说明体积不变,组分都是气体,气体总质量不变,密度不变,不能说明反应达到平衡,选项C错误;D、根据平均摩尔质量的定义,气体质量不变,反应前后气体系数之和不等,气体物质的量减少,因此平均摩尔质量不变,说明达到平衡,选项D错误;E、根据化学平衡状态的定义,当组分的质量分数不变,说明反应达到平衡,选项E错误;答案选BC;(4)保证c(H2)不变情况下,增大容器体积,同等倍数减小,根据浓度商Qc=,推得Qc=K,所以平衡不移动,答案选C;Ⅲ.1)通氧气的一极为正极,通甲醇的一极为负极,CH3OH2O2CO22H2O此装置为燃料电池,,电解质溶液为KOH,CO2转变成CO32—,因此负极电极反应式为:CH3OH6e8OHCO32—6H2O;(2)转移电子的物质的量为mol,根据电极反应式可推出n(CH3OH)= mol。

练习册系列答案
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