2．汽车尾气排放的一氧化碳、氮氧化物等气体已成为大气污染的主要来源．德国大众汽车尾气检测造假事件引起全世界震惊．同时能源又是制约国家发展进程的因素之一．甲醇、二甲醚等被称为21世纪的绿色能源，工业上可利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气（CO、H₂），再制成甲醇、二甲醚．
请根据如图1示意图回答（1）、（2）有关问题：

（1）汽车发动机工作时会引发N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1，其能量变化示意图如图2：
则NO中氮氧键的键能为632  kJ•mol^-1．
（2）利用活性炭涂层排气管处理NO_x的反应为：xC（s）+2NO_x（g）?N₂（g）+xCO₂ （g）△H=-b kJ•mol^-1．若使NO_x更加有效的转化为无毒尾气排放，以下措施理论上可行的是AD．
A．增加排气管长度  B．增大尾气排放口  C．升高排气管温度   D．添加合适的催化剂
（3）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应a：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ•mol^-1
反应b：CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91.8kJ•mol^-1
①对于反应a，某温度下，将4.0mol CO₂（g）和12.0mol H₂（g）充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，测得甲醇蒸气的体积分数为30%，则该温度下反应的平衡常数为1.33；
②对于反应b，在763K、3.04×10⁴kPa时，用CO和H₂做原料合成CH₃OH，当原料中CO和H₂的比例不同时，对CO的转化率及平衡混合物中甲醇的体积分数都有影响．设H₂和CO起始物质的量之比为m，平衡时CO的转化率为α，平衡混合物中甲醇的体积分数为y，则m、α、y三者的关系式为y=$\frac{α}{1+m+2a}$
（i）请根据上述关系式将如表空白填满：

m	α	y
1	0.25	16.67%
2	0.45
3	0.56	19.35%

（ii）根据表中提供的数据，可得出反应物的比例对CO转化率以及平衡混合物中甲醇的体积分数影响的结论．选择最佳反应物配比是m=2，α=0.45；理由是由表中数据可知，m越大，α越大； 开始时m增大，y也随着增大，当m＞2时，m增大，y减小，当m=2时，y最大 ．
（4）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作为燃料电池的原料，化学反应原理为：
CO（g）+4H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H＜0
①在恒容密闭容器里按体积比为1：4充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态．当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是D；
A．逆反应速率先增大后减小 
B．通入一定量的He，体系压强增大
C．正反应速率先减小后增大
D．化学平衡常数K值增大
②已知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量．关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是AC（填字母）
A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，但比能量不相同
B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同
C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同
③已知甲醇的热值是23kJ•g^-1，请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-736kJ/mol．

1．碳氧化物研究
（1）在体积可变 （活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如右图所示，现将3molH₂和2molCO放入容器中，移动活塞至体积V为2L，用铆钉固定在A、B点，发生合成甲醇的反应如下：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），测定不同条件、不同时间段内的CO的转化率，得到如表数据：

CO的转化率 T（℃）	10min	20min	30min	40min
T1	20%	55%	65%	65%
T2	35%	50%	a1	a2

①根据如表数据，请比较T₁＜T₂（选填“＞”、“＜”或“=”）；T₂℃下，第30min 时，a₁=50%，升高温度该反应的化学平衡常数减小（选填“增大”、“减小”、“不变”）．
②T₂℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通人6molCO，此时v（正）＜ v（逆）（选填“＞”、“＜”或“=”）．
③现有以下几种情况放入该体积可变的密闭容器中，请选出T₂℃下达到的平衡状态与①中T₂℃下的平衡状态一致的是
A、2mol H₂+1molCO+1molCH₃OH
B、0.5mol H₂+1.5molCH₃OH
C、1mol H₂+1molCO+1molCH₃OH
D、2mol H₂+4molCH₃OH
（2）一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染．常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）₂溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-），则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=$\frac{2b}{a-2b}$×10^-7L/mol（用含a和b的代数式表示）．

20．开发新能源，使用清洁燃料，可以达到提高能效、减少污染的目的．
（1）由C、H、O三种元素中的两种和三种分别组成的燃料物质甲和乙，其分子中均有氧，且1个乙分子中含有18个电子，则甲和乙分别是CO、CH₃OH．
乙是一种清洁燃料，工业上可用甲和氢气反应制得．
①T1温度时，在体积为2L的密闭容器中充入2mol甲和6mol H2，反应达到平衡后，测得c（甲）=0.2mol/L，则乙在平衡混合物中的物质的量分数是$\frac{1}{3}$．
②升高温度到T2时，反应的平衡常数为1，下列措施可以提高甲的转化率的是C（填字母）．
A．加入2mol甲     B．充入氮气     C．分离出乙     D．升高温度
（2）甲烷也是一种清洁燃料，但不完全燃烧时热效率降低并会产生有毒气体造成污染．
已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率只是完全燃烧时的0.7倍（计算结果保留1位小数）．
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率．如图是利用甲烷燃料电池电解50mL 2mol/L的氯化铜溶液的装置示意图．
请回答：
①甲烷燃料电池的负极反应式是CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．
②当线路中有0.1mol电子通过时，b（填“a”或“b”）极增重3.2g．

19．在已经发现的一百多种元素中，除稀有气体外，非金属元素只有十多种，但与生产生活有密切的联系．
（1）为了提高煤的利用率，常将其气化为可燃性气体，主要反应是碳和水蒸气反应生成水煤气，化学反应方程式为C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO（g）+H₂（g）．
（2）氮是动植物生长不可缺少的元素，合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大，反应如下：
N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃（g）．
①合成氨的反应中的能量变化如图1所示．

该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”），其原因是反应物化学键断裂吸收的总能量小于（填“大于”或“小于”）生成物化学键形成放出的总能量．
②在一定条件下，将一定量的N₂和H₂的混合气体充入某定容密闭容器中，一段时间后，下列叙述不能说明该反应达到平衡状态的是AC（填序号）．
A．容器中混合气体的密度不随时间变化
B．单位时间内断裂3mol H-H键的同时断裂6mol N-H键
C． N₂、H₂、NH₃的物质的量之比为1：3：2
D．容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间变化
（3）目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．
①从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v （H₂）=0.225mol/（L．min）．
②达平衡时容器内平衡时与起始时的压强之比5：8（或0.625）．

18．在一定温度下，将3mol A和1mol B两种气体相混合于体积为2L的某密闭容器中（容积不变），发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）△H＜0，2min末反应达到平衡状态（温度不变），生成了1mol D，并测得C的浓度为0.5mol•L^-1，请填写下列空白：
（1）x的值等于2．
（2）该反应的化学平衡常数K=$\frac{16}{27}$（用分数表示），升高温度时K值将减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）若维持温度不变，在原平衡混合物的容器中再充入A、B、C、D各1mol，此时v_正小于v_逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）若维持温度和体积不变，在原平衡混合物的容器中再充入3mol A和1mol B，达到新的平衡时，A的体积分数为37.5%．

17．I．通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能．如表为一些化学键的键能数据

化学键	Si-Si	O=O	Si-O
键能/kJ•mol-1	a	b	c

写出硅高温燃烧的热化学方程式Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H=（2a+b-4c）kJ/mol．
Ⅱ．利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一．某研究小组设计了如图所示的循环系统实现光分解水制氢．反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供，反应体系中I₂和Fe³⁺等可循环使用．

（1）写出下列反应池中反应的离子方程式：
电解池A2H⁺+2I^-=H₂+I₂．
电解池B4Fe³⁺+2H₂O=4Fe²⁺+O₂+4H⁺．
（2）若电解池A中生成3.36L H₂（标准状况），计算电解池B中生成Fe²⁺的物质的量为0.3mol
Ⅲ．在一定的温度下，把2体积N₂和6体积H₂分别通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通，容器中发生如下反应：

N₂（g）+3H₂（g）  2NH₃（g）；△H＜0
反应达到平衡后，测得混合气体为7体积．
请据此回答下列问题：
（1）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别表示加入的N₂、H₂和NH₃的体积，如果反应达到平衡后混合气体中各物质的量仍与上述平衡时完全相同．
①a=1，c=2，则b=3．在此情况下，反应起始时将向逆反应方向（填“正”或“逆”）进行．
②若需规定起始时反应向逆方向进行，则c的取值范围是1＜c≤4．
（2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6.5体积，则可采取的措施是降低温度，原因是降低温度平衡向正反应方向移动，气体总分子数减少．

16．据报道，一定条件下 Fe₂O₃可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁．其反应为：Fe₂O₃（s）+3CH₄（g）?2Fe（s）+3CO（g）+6H₂（g）
（1）反应在5L的密闭容器中进行，2min 后达到平衡，测得 Fe₂O₃在反应中质量减少 4.8g．则该段时间内H₂的平均反应速率为0.018mol•（L•min）^-1；
（2）将固定质量的 Fe₂O₃（s）和 CH₄（g）置于恒温恒压容器中，在一定条件下反应，能表明该反应达到平衡状态的是BCD；
A．CH₄的转化率等于 CO的产率            B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．v 正（CO）：v 逆（H₂）=1：2              D．固体的总质量不变
（3）FeO 可用CO进行还原，已知：t℃时，FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）    K=0.5
若在 1L密闭容器中加入0.04mol FeO（s），并通入 x mol CO，t℃时反应达到平衡．此时FeO（s）的转化率为 50%，则x=0.06．
（4）在3L容积可变的密闭容器中发生反应：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），c（CO₂）随反应时间t变化如图中曲线Ⅰ所示．若在t₀时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ．当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是加入催化剂．当通过改变压强使曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，曲线Ⅲ达到平衡时容器的体积为2L．

15．磷元素的含氧酸有磷酸、亚磷酸、次磷酸等很多种，其中亚磷酸（H₃PO₃）是具有强还原性的二元弱酸，可以被银离子氧化为磷酸．
（1）写出亚磷酸与足量NaOH溶液反应的离子方程式H₃PO₃+2OH^-=HPO₃^2-+2H₂O；
（2）亚磷酸与银离子反应时氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1；
（3）某温度下，0.10mol•L^-1的H₃PO₃溶液的pH为1.6，即c（H⁺）=2.5×10^-2mol•L^-1，该温度下H₃PO₃的电离平衡常数K=8.3×10^-3mol/L；（H₃PO₃第二步电离忽略不计，结果保留两们有效数字）
（4）向H₃PO₃溶液中滴加NaOH溶液至中性，所得溶液中：c（Na⁺）=c（H₂PO₃^-）+2c（HPO₃^2-）（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；
在NaH₂PO₃溶液中，c（H+）+c（H₃PO₃）=c（HPO₃^2-）+c（OH^-）
（5）电解Na₂HPO₃溶液也可得到亚磷酸，装置示意图如下：

①产品室中反应的离子方程式为HPO₃^2-+2H⁺=H₃PO₃；
②得到1mol亚磷酸的同时，阴极室制得NaOH质量为80g．
（6）已知铵盐的分解比较复杂，但分解时不涉及到化合价变化的铵盐分解比较简单，其实质就是质子的转移（如NH₄A$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃+HA），磷酸对应的各种铵盐分解时不涉及化合价变化，试从酸根离子结合氢离子难易的解度，判断下列铵盐的分解温度：NH₄H₂PO₄＞（NH₄）₂HPO₄（填“＞”、“＜”或“=”）

14．碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用，甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应：
①CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）△H₁=+90.8kJ/mol
②CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H₂=+49kJ/mol
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
回答下列问题：
（1）△H₃=-41.8 kJ/mol；
（2）以CO、H₂为原料合成甲醇的反应为：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，分别都充入1molCO和2molH₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变．图1为三个容器中的反应均进行到5min时H₂的体积分数示意图，其中有一个容器反应一定达到平衡状态．CO的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图2所示．

①0～5min时间内容器II中用CH₃OH表示的反应速率为0.0875mol/（L•min）．
②三个容器中一定达到平衡状态的是容器II．
③平衡常数最大的是容器I．
④工业实际合成CH₃OH生产中，常用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的理由：相对于N点而言，采用M点，温度在500-600K之间，温度较高，反应速率较快，氢气的平衡转化率也较高，压强为常压对设备要求不高．
（3）甲醇使用不当会造成其对水质的污染，用电化学可消除这种污染，其原理是电解CoSO₄、稀硫酸和CH₃OH混合溶液，将Co²⁺氧化成Co³⁺，Co³⁺再将CH₃OH氧化成CO₂．
①电解时，阳极的电极反应式为Co²⁺-e^-═Co³⁺；
②Co³⁺氧化CH₃OH的离子方程式为6Co³⁺+CH₃OH+H₂O═CO₂↑+6Co²⁺+6 H⁺．
（4）控制反应条件，反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚，其中合成二甲醚的化学方程式为3H₂（g）+3CO（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），对于气相反应，用某组分（B）的平衡分压（P_B）代替物质的量浓度（c_B）也可以表示平衡常数（记作K_P），水煤气合成二甲醚的反应的平衡常数表达式为K_P=$\frac{p（C{H}_{3}OC{H}_{3}）p（C{O}_{2}）}{{p}^{3}（{H}_{2}）{p}^{3}（CO）}$．

13．工业和生活废弃物的排放对环境造成了明显的影响，如何减少有害成分的排放受到了人们的普遍关注．
I．对工业废气中的CO、CO₂的回收再利用可减少碳氧化物的排放对环境的影响．工业废气中的CO、CO₂可用作合成甲醇的原料．
（1）用CO合成甲醇的反应为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．在容积为1L的密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H₂，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图1所示．则该反应的△H＜0（填“＜”、“＞”或“=”），判断的理由是根据图1所示，温度升高，甲醇的物质的量减小，平衡逆向移动，则正反应放热．

（2）利用工业废气中的CO₂制取甲醇的反应为：CO₂+3H₂$\stackrel{催化剂}{?}$CH₃OH+H₂O．常温常压下已知相关反应的能量变化如图2和图3所示：由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol．
（3）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种．
①甲醇蒸汽重整法．主要反应为；CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）；设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol CH₃OH（g），体系压强为p₁，在一定条件下达到平衡时，体系压强为p₂，且$\frac{{p}_{2}}{{p}_{1}}$=2.2，则该条件下CH₃OH的平衡转化率为60%．
②甲醇部分氧化法．在一定温度下以Ag/CeO₂-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图4所示．则当$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.25时，CH₃OH与O₂发生的主要反应方程式为2CH₃OH+O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2HCHO+2H₂O．在制备H₂时最好控制$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.5．
II．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施．

（1）含乙酸钠和对氯酚（）的废水可以通过构成微生物电池除去，其原理如图5所示．
①B是电池的负极（填“正”或“负”）；②A极的电极反应式为+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-．
（2）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图6所示（图中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根离子），阳极的电极反应为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．