Question

(15分)能源、環(huán)境與人類生活和社會發(fā)展密切相關，研究它們的綜合利用有重要意義。

（1）氧化—還原法消除氮氧化物的轉化如下：

①反應Ⅰ為：NO＋O3＝NO2＋O2，生成11.2 L O2(標準狀況)時，轉移電子的物質的量是 mol。

②反應Ⅱ中，當n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時，反應的化學方程式是 。

（2）硝化法是一種古老的生產硫酸的方法，同時實現(xiàn)了氮氧化物的循環(huán)轉化，主要反應為：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1寫出NO和O2反應生成NO2的熱化學方程式 。

（3）某化學興趣小組構想將NO轉化為HNO3，裝置如下圖，電極為多孔惰性材料。則負極的電極反應式是 。

（4）將燃煤廢氣中的CO2轉化為二甲醚的反應原理為：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)；

①該反應平衡常數(shù)表達式為K＝ 。

②已知在某壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率如圖所示。該反應的ΔH________(填“>”、“<”或“＝”)0。

（5）合成氣CO和H2在一定條件下能發(fā)生如下反應：CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H<0。在容積均為VL的I、Ⅱ、Ⅲ三個相同密閉容器中分別充入amol CO和2a mol H2，三個容器的反應溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實驗測得反應均進行到t min時CO的體積分數(shù)如圖所示，此時I、Ⅱ、Ⅲ三個容器中一定達到化學平衡狀態(tài)的是 ；若三個容器內的反應都達到化學平衡時，CO轉化率最大的反應溫度是 。

Answer 1

⑴①1（2分）②6NO2＋4CO(NH2)2＝7N2＋8H2O＋4CO2（2分）

⑵2NO(g)+O2(g) ＝ 2NO2(g) △H＝－113.0 kJ/mol（2分） ⑶NO－3e－＋2H2O＝NO3－＋4H+（2分）

⑷① c(CH3OCH3)×c3(H2O)]/[c2(CO2)×c6(H2) （2分） ② < （2分） ⑸Ⅲ（2分）；T1（1分）

【解析】

試題分析：（1）氧化—還原法消除氮氧化物的轉化如下：

①標準狀況下11.2L氧氣的物質的量是0.5mol，則根據(jù)反應NO＋O3＝NO2＋O2可知生成11.2 L O2時，消耗NO是0.5mol。氮元素的化合價從＋2價升高到＋4價，失去2個電子，所以轉移電子的物質的量是0.5mol×2＝1mol。

②反應Ⅱ中，當n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時，根據(jù)原子守恒可知除了生成氮氣外，還有CO2和水生成，所以反應的化學方程式是6NO2＋4CO(NH2)2＝7N2＋8H2O＋4CO2。

（2）已知：①NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1，②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1，則根據(jù)蓋斯定律可知②—①×2即可得到NO和O2反應生成NO2的熱化學方程式2NO(g)+O2(g) ＝ 2NO2(g) △H＝－113.0 kJ/mol。

（3）原電池中負極失去電子，發(fā)生氧化反應，因此NO在負極通入失去電子轉化為硝酸根，電極反應式是NO－3e－＋2H2O＝NO3－＋4H+。

（4）將燃煤廢氣中的CO2轉化為二甲醚的反應原理為：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)；

①化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)方程式可知該反應平衡常數(shù)表達式為K＝c(CH3OCH3)×c3(H2O)]/[c2(CO2)×c6(H2)。

②根據(jù)圖像可知在投料比相同的條件下，升高溫度CO2的轉化率降低，這說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，所以正反應是放熱反應，即該反應的ΔH<0。

（5）隨著反應的進行CO逐漸被消耗，含量逐漸降低，當達到平衡狀態(tài)以后CO的含量最低。由于正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向進行，所以CO的含量又逐漸增大。根據(jù)圖像可知I、Ⅱ、Ⅲ三個容器中CO最高的是Ⅲ，最低的是Ⅱ，這說明溫度由T1到T2時CO的含量降低，反應向正反應方向進行，即I一定沒有達到平衡狀態(tài)。溫度由T2到T3時CO的含量升高，說明反應向逆反應方向進行，所以Ⅲ一定是平衡狀態(tài)，而Ⅱ可能是平衡狀態(tài)，所以一定達到化學平衡狀態(tài)的是Ⅲ。溫度低有利于CO的轉化，所以若三個容器內的反應都達到化學平衡時，CO轉化率最大的反應溫度是T1。

考點：考查氧化還原反應、蓋斯定律、外界條件對平衡狀態(tài)對影響和計算以及電極反應式等