Question

(14分)汽車作為一種現(xiàn)代交通工具正在進入千家萬戶，汽車尾氣中含有CO、NOx等有毒氣體，其污染問題也成為當今社會急需解決的問題。

（1）汽車發(fā)動機工作時會引發(fā)N2和O2反應，其能量變化示意圖如圖：

則該反應的熱化學方程式為 。

（2）對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使CO、NOx有毒氣體相互反應轉化為無毒氣體。

2xCO＋2NOx == 2xCO2＋N2，當轉移電子物質的量為0.4x mol時，該反應生成標準狀況下的N2體積 L。

（3）一氧化碳是一種用途相當廣泛的化工基礎原料�？梢赃�原金屬氧化物，還可以用來合成很多有機物如甲醇等。在壓強為0.1 MPa條件下，將a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下反應生成甲醇： CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)；△H＝ -b kJ?mol-1

①該反應的平衡常數(shù)表達式為 。

②若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是 。

A．升高溫度 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入1 mol CO和3 mol H2

③經測定不同溫度下該反應的平衡常數(shù)如下：

溫度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某時刻、250℃測得該反應的反應物與生成物的濃度為c(CO) ＝0.4 mol/L、c(H2)＝0.4 mol/L、c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1, 則此時v正 v逆(填＞、＜或＝)。

（4）甲醇是重要的基礎化工原料，又是一種新型的燃料，最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一個電極加入甲醇，電池的電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導O2-離子。該電池的正極反應式為_____________________________。電池工作時，固體電解質里的O2-向_______極移動。

Answer 1

（1）N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+183 kJ/moL （2分） （2）2.24L （2分）

（3）①K= （2分） ②BD （2分） ③ ＜ （2分）

（4）O2+4e-=2O2- （2分） 負 （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)化學反應的焓變等于反應物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和，結合能量變化示意圖知1molN2和1molO2生成2molNO的焓變?yōu)?183 kJ/moL，則該反應的熱化學方程式為N2(g)+O2(g)=2NO(g)；△H=+183 kJ/moL；（2）反應2xCO＋2NOx == 2xCO2＋N2轉移的電子數(shù)為4x，當轉移電子物質的量為0.4x mol時，該反應生成標準狀況下的N2體積2.24L；（3）① 根據(jù)題給化學方程式和化學平衡常數(shù)表達式的書寫原則書寫，該反應的平衡常數(shù)表達式為K=；② A、合成甲醇的反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，甲醇的產率降低，錯誤；B、將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動，甲醇的產率增加，正確；C、容積不變的情況下充入He，使體系總壓強增大，平衡不移動，甲醇的產率不變，錯誤；D、再充入1 mol CO和3 mol H2相當于增大壓強，平衡正向移動，甲醇的產率增加，正確，選BD；③ 根據(jù)題給數(shù)據(jù)計算：Q==0.8 mol·L－1/（0.4 mol·L－1）3=12.5，250℃時，K=2.041，Q＞K，反應逆向進行，則此時v正＜v逆；（4）甲醇燃料電池，一個電極通入空氣，作正極，另一個電極加入甲醇，作負極，電池的電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導O2-離子。該電池的正極反應式為O2+4e-=2O2- ；電池工作時，固體電解質里的O2-向負極移動。

考點：考查化學反應原理，涉及熱化學方程式的書寫、化學平衡和電化學。