Question

【题目】I、“蓝天白云”是现代城市人向往的目标，而机动车尾气已成为城市大气的主要污染源，机动车尾气中的主要有害物质为氮的氧化物目前科技工作者正在探索用甲烷等燃料气体将氮氧化物还原为N2和水，涉及到的反应有:

CH4（g）＋4NO2（g） ＝4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH1＝-574 kJ·mol－1

CH4（g）＋2NO2（g） ＝CO2（g）＋2H2O（g）＋N2（g） ΔH2＝-867 kJ·mol－1

写出CH4还原NO生成N2的热化学方程式: ____________

Ⅱ、一定温度下，在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中分别加入一定量的X发生反应:

pX（g）Y（g）＋Z（g）相关数据如下表所示:

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
		X（g）	Y（g）	Z（g）
A	387	0.20	0.080	0.080
B	387	0.40	0.160	0.160
C	T	0.20	0.090	0.090

回答下列问题：

（1）若容器A中反应经10min达到平衡，则前10min内Y的平均反应速率v(Y)=___________。容器A和容器B中起始时X的反应速率v(X)A___________v(X)B(填“大于”“小于”或“等于”)。

（2）已知该正反应为放热反应，则T___________387(填“大于”或“小于”)。

（3）容器B中X的平衡转化率为___________，若起始时向容器A中充入0.1molX、0.15molY和0.10molZ，则反应将向___________(填“正”或“逆”)反应方向进行，判断理由是_____________________________________________________。

Ⅲ、科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置实现了用CO2和H2O合成CH4下列关于该太电池的叙述错误的是____________

A.电池工作时，是将太阳能转化为电能

B.铜电极为正极，电极反应式为：CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O

C.电池内部H+透过质子交换膜从左向右移动

D.为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硝酸溶液

Answer 1

【答案】CH4 (g)+4NO(g) 2N 2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) ΔH=1160 kJ·mol1 0.004molL-1min-1 小于 小于 80% 正 浓度商小于平衡常数，要使得生成物增加，则平衡将向正反应方向进行 AD

【解析】

I根据盖斯定律，第2个方程乘以2再减去第2个方程，得到CH4还原NO生成N2的热化学方程式：CH4 (g)+4NO(g) 2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) ΔH=1160 kJ·mol1。

⑴若容器Ⅰ中反应经10min达到平衡，则前10min内Y的平均反应速率，起始时A中X的浓度小于B中X的浓度，因此容器A和容器B中起始时X的反应速率v(X)A小于v(X)B。

⑵该正反应为放热反应，A容器与C容器分析，Y的量增加，说明平衡正向移动，正向是放热反应，说明是降温，因此T小于387。

⑶根据A、B容器装入X的量和平衡时的Y、Z的量，得出该反应是等体积反应，容器B中Y为0.16mol，说明X消耗了0.32mol，则X剩余0.08mol，则X的平衡转化率为，A容器平衡时Y的量为0.08mol，则X消耗0.16mol，剩余0.04mol，平衡时平衡常数，若起始时向容器A中充入0.1molX、0.15molY和0.10molZ，，浓度商小于平衡常数，要使得生成物增加，则平衡正向移动，因此反应将向正反应方向进行。

Ⅲ、A选项，电池工作时，是将太阳能转化为电能和化学能，故A错误；B选项，铜电极是二氧化碳化合价降低，为正极，其电极反应式为：CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O，故B正确；C选项，电池内部“同性相吸”，则H+透过质子交换膜从左向右移动，故C正确；D选项，硝酸和铜要反应，损失正极，故D错误。

I根据盖斯定律，第2个方程乘以2再减去第2个方程，得到CH4还原NO生成N2的热化学方程式：CH4 (g)+4NO(g) 2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) ΔH=1160 kJ·mol1，故答案为：CH4 (g)+4NO(g) 2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) ΔH=1160 kJ·mol1。

⑴若容器Ⅰ中反应经10min达到平衡，则前10min内Y的平均反应速率，起始时A中X的浓度小于B中X的浓度，因此容器A和容器B中起始时X的反应速率v(X)A小于v(X)B，故答案为：0.004molL-1min-1；小于。

⑵该正反应为放热反应，A容器与C容器分析，Y的量增加，说明平衡正向移动，正向是放热反应，说明是降温，因此T小于387，故答案为：小于。

⑶根据A、B容器装入X的量和平衡时的Y、Z的量，得出该反应是等体积反应，容器B中Y为0.16mol，说明X消耗了0.32mol，则X剩余0.08mol，则X的平衡转化率为，A容器平衡时Y的量为0.08mol，则X消耗0.16mol，剩余0.04mol，平衡时平衡常数，若起始时向容器A中充入0.1molX、0.15molY和0.10molZ，，浓度商小于平衡常数，要使得生成物增加，则平衡正向移动，因此反应将向正反应方向进行，故答案为：正；浓度商小于平衡常数，要使得生成物增加，则平衡将向正反应方向进行。

Ⅲ、A选项，电池工作时，是将太阳能转化为电能和化学能，故A错误；B选项，铜电极是二氧化碳化合价降低，为正极，其电极反应式为：CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O，故B正确；C选项，电池内部“同性相吸”，则H+透过质子交换膜从左向右移动，故C正确；D选项，硝酸和铜要反应，损失正极，故D错误；综上所述，答案为AD。