Question

【題目】Ⅰ.工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，回答下列問題：

（1）工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，制取氫氣的一個(gè)反應(yīng)為：CO+H2O(g)CO2+H2。T℃時(shí)，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣。反應(yīng)建立平衡后，體系中c(H2)=0.12mol·L－1。該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______（填計(jì)算結(jié)果）。

（2）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮?dú)夂退�，其反�?yīng)機(jī)理為：

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

CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－1160kJ·mol－1

則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為： 。

（3）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水�？茖W(xué)家利用此原理，設(shè)計(jì)成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極在堿性條件下發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 。

Ⅱ.甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，可用于制取甲醚。一定溫度下，在三個(gè)體積為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）。

容器 編號(hào)	溫度(℃)	起始物質(zhì)的量（mol）	平衡物質(zhì)的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
I	387	0.20	0.080	0.080
II	387	0.40	a	b
III	207	0.20	0.090	0.090

（4） 容器I中的反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)所需的時(shí)間_______(填“大于”“小于”或等于)容器II中的。

（5） a=

（6） 下列說(shuō)法中能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。（填字母)

A．容器中壓強(qiáng)不變

B．混合氣體中c(CH3OCH3) 不變

C．混合氣體的密度不變

D．單位時(shí)間內(nèi)生成1 mol CH3OCH3 同時(shí)消耗2molCH3OH

（7）已知下面兩個(gè)反應(yīng)(m、n均大于0)：

反應(yīng)①：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=－m kJ·mol-1

反應(yīng)②：2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH= －n kJ·mol-1

則下列m與n的關(guān)系中，正確的是 （填字母)。

A．n﹥2m B．m﹥2 n C．2m﹥n D．m﹥3n

Answer 1

【答案】（1） 1（2分）；（2） CH4(g)+2NO2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) +N2(g) △H=－867kJ·mol－1 （2分）

（3） 2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O分） （4） 大于(2分) （5）0.160 (2分)

（6）BD (2分) （7）A (2分)

【解析】

試題分析：（1） CO+H2O（g）CO2+H2

初始濃度（mol/L） 0.2 0.3 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡濃度（mol/L） 0.08 0.18 0.12 0.12

化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，則。

（2）已知①CH4（g）+4NO2（g）＝4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H＝－574kJ/mol

②CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g） △H＝－1160kJ/mol

則根據(jù)蓋斯定律可知（①+②）÷2即得到反應(yīng)CH4（g）+2NO2（g）＝N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）的△H＝－867kJ/mol。

（3）在燃料電池中，燃料做負(fù)極，則通入氨氣的電極是負(fù)極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O。

（4）溫度相同，濃度越大，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡時(shí)所需的時(shí)間越少，Ⅰ、Ⅱ反應(yīng)溫度相同，Ⅰ的濃度低，需要的時(shí)間長(zhǎng)；

（5）反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ溫度相同，反應(yīng)2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，Ⅰ、Ⅱ屬于等效平衡，Ⅱ的生成物量為Ⅰ的0.40÷0.20＝2倍，故a＝0.08×2＝0.16；

（6）A、反應(yīng)前后氣體體積不變，壓強(qiáng)始終相等，所以壓強(qiáng)不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；B、平衡后各組分濃度保持不變，c(CH3OCH3)不變，說(shuō)明各組分濃度都不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；C、容器體積不變，據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，所以密度始終不變，所以密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；D、單位時(shí)間內(nèi)生成CH3OH與CH3OCH3的分子個(gè)數(shù)之比為2：1，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確；答案選BD；

（7）由反應(yīng)①：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=－m kJ·mol-1

反應(yīng)②：2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH= －n kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知②-2①得2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）△H=-（n-2m） kJ/mol,，由（5）知△H=-（n-2m） kJ/mol＜0，故n＞2m，答案選A。