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【题目】2011年12月30日中国环境保护部通过了新修订的《环境空气质量标准》,调整了污染物项目及限值,增设了PM2.5平均浓度限值,收紧了NO2等污染物的浓度限值。

1①甲烷是一种清洁燃料,在一定条件下,发生反应:CH4g+H2OgCOg+3H2g ΔH>0。将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O通入反应容器假设容积为10L,10 min末有0.10 mol CO生成,则10 min内该反应的速率vH2= ②已知甲烷燃料电池的工作原理如右图所示。该电池中甲烷从 填“a”、“b”、“c”、“d”,电极Ⅰ是 极,写出该电池负极的电极反应:

2某工厂利用尾气CO制甲醇,在一定压强和固定容积的容器中,通入a molCO与2a mol H2,在催化剂作用下反应:COg+2H2g CH3OHg,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则:

P1 P2填“<”、“>”或“=”

②下列各项中,不能说明该反应已达到平衡的是

a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化

b.一定条件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

c.一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变

d.一定条件下,单位时间内消耗1 mol CO,同时生成l mol CH3OH

③如下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。请分别画出在T1 T2温度下,H2的浓度随时间变化的曲线

3某硝酸处理NO2方法是:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2

已知:2H2g+O2g=2H2Og=-483.6kJ/mol

N2g+2O2g=2NO2g=+67.7kJ/mol

则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是

【答案】

1①3.0×10-3mol·L1·min1

b;CH4-8e-+2H2O=CO2↑+8H+

2①<②d

34H2g+2NO2g=N2g+4H2Og H=-1034.9 kJ/mol

【解析】

试题分析1①10min末有0.1mol CO生成根据方程式CH4g+H2Og COg+3H2g可知生成的氢气为0.1mol×3=0.3mol,容器的体积为10L,1min内用氢气表示的平均速率vH2==3.0×10-3molL-1min-1故答案为:3.0×10-3molL-1min-1

根据装置可以知道d处生成大量的水,氢离子移向的电极为原电池的正极,所以c电极是通入的氧气,b口通入的物质为甲烷,电极Ⅰ是负极,甲烷在负极发生氧化反应,电极方程式为CH4-8e-+2H2O= CO2↑+8H+,故答案为:b;CH4-8e-+2H2O= CO2↑+8H+

2①由图可知温度相同时,到达平衡时,压强为p2的CO转化率高,平衡向正反应方向移动,反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向体积减小的方向移动,即p1<p2;故答案为:<;

②a.该反应属于气体的物质的量发生变化的反应,恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化,说明容器中气体的物质的量不变,能够说明该反应已达到平衡,不选;b.一定条件下,CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等,表示正反应速率等于逆反应速率,能够说明该反应已达到平衡,不选;c.一定条件下,CO、H2和CH3OH的浓度保持不变,能够说明该反应已达到平衡,不选;d.一定条件下,单位时间内消耗1 mol CO,同时生成l mol CH3OH,均表示正反应速率,不能说明该反应已达到平衡,选;故选d;

③根据图像,温度T1>T2,升高温度,CO的转化率增大,平衡正向移动,H2的浓度减小,在T1 T2温度下,H2的浓度随时间变化的曲线为,故答案为:

32H2g+O2g=2H2Og△H=-483.6kJmoL-1 1,N2g+2O2g=2NO2g△H=+67.7kJmoL-12,将方程式1×2-2得4H2g+2NO2g=N2g+4H2Og△H=2-483.6kJmoL-1-+67.7kJmoL-1=-1034.9 kJmoL-1,故答案为:4H2g+2NO2g=N2g+4H2Og△H=-1034.9 kJmoL-1

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