Question

PM2.5（可入肺顆粒物）污染跟冬季燃煤密切相關，燃煤還同時排放大量的CO₂、SO₂和NO_x
（1）在一個密閉容器中，發(fā)生反應：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g） 則該反應正向反應是：

 

反應（填：放熱、吸熱），該反應化學平衡常數(shù)表達式為K=

 

，達到平衡后，若減小密閉容器的容積，保持溫度不變，原化學平衡向

 

反應方向移動，v（正）

 

（填：不變、變大、變�。�．
（2）最近有科學家提出構想：把空氣吹入飽和碳酸鉀溶液，然后再把CO₂從溶液中提取出來，經化學反應后使之變?yōu)榭稍偕�燃料甲醇（CH₃OH）．
①已知在常溫常壓下：2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（1）△H=-44.0kJ/mol
則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為

 

．
②以甲醇和氧氣反應制成的燃料電池如圖1所示，該電池工作過程中O₂應從

 

（填“c”或“b”）口通入，電池負極反應式為

 

．
（3）已知在一定條件下，NO與NO₂存在下列反應：NO（g）+NO₂（g）=N₂O₃（g），
△H＜0    若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，圖2示意圖能說明t_l時刻達到平衡狀態(tài)的是

 

．

（4）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20molSO₂和0．l0molO₂，0.5分鐘后達到平衡，測得容器中含SO₃0.18mol，則v（O₂）=

 

mol/（L?min），若繼續(xù)通入0.20mo1SO₂和0．lmolO₂，則達平衡時SO₂的轉化率

 

（填“不變”、“增大”“減小”）
（5）25℃時，將NH₃溶于水得l00mL 0．lmol?L^-的氨水，測得pH=11，則該條件下NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)約為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡的計算,弱電解質在水溶液中的電離平衡

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題,電化學專題

分析：（1）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g） 則該反應為吸熱反應；依據化學方程式和平衡常數(shù)概念書寫平衡常數(shù)；減小密閉容器的容積，相當于增大壓強，平衡向體積減小的方向移動，反應速率增大；
（2）①根據蓋斯定律來分析；
②依據原電池圖示可知氫離子移向電極為正極，氧氣應從正極通入，結合酸性環(huán)境寫出負極反應式；
（3）化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結論；
（4）化學反應速率的定義求出氧氣的速率；根據影響化學平衡的因素來判斷平衡移動方向；
（5）根據氨水電離生成等量的銨根離子和氫氧根離子，求出平衡時各離子的濃度，在利用電離度、電離平衡常數(shù)的公式求解；

解答： 解：（1）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g） 則該反應為吸熱反應；C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），反應的平衡常數(shù)K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；減小密閉容器的容積，相當于增大壓強，平衡向體積減小的方向移動，正逆反應速率都變大；
故答案為：吸熱；

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；逆；變大；
（2）①根據蓋斯定律，將已知反應①-②-③×4得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），所以該反應的△H=（-1275.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）-（-44.0kJ/mol）×4=442.8kJ?mol^-1，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ?mol^-1．   
②依據原電池圖示可知氫離子移向電極為正極，氧氣應從正極通入，故從c口通入，負極上是CH₃OH放電，由于是酸性環(huán)境，故負極反應為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，故答案為：C，CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；
（3）a．平衡時，正逆反應速率應相等，且保持不變，故a錯誤；
b．平衡時，化學平衡常數(shù)應保持不變，故b正確；
c．平衡時，各物質的物質的量應保持不變，故c錯誤；
d．平衡時，NO的百分含量保持不變，故d正確，
故答案為：bd；
（4）當生成0.18molSO₃時，參加反應的氧氣的物質的量為x，
2SO₂+O₂

催化劑  .

△

2SO₃
     1         2
     x      0.18mol
x=0.09mol
v（O₂）=

0.09mol

5L×0.5min

=0.036mol．L^-1?min^-1；
繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動，達平衡時SO₂的轉化率增大；
故答案為：0.036，增大；
（5）氨水溶液pH=11，則C（H⁺）═10^-11 mol?L^-1，C（0H^-）═10^-3mol?L^-1，
                  NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-
起始（mol?L^-1）    0.1      0     0
反應（mol?L^-1）    10^-3     10^-3    10^-3
平衡（mol?L^-1）  0.1-10^-3   10^-3    10^-3
所以NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)為Kb=

10 -3×10 -3

0.1-10 -3

=1.0×10^-5mol?L^-1；
故答案為：1.0×10^-5mol?L^-1；

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律計算應用，原電池原理和電極反應書寫，化學平衡狀態(tài)判斷，反應速率計算，注意弱電解質電離平衡常數(shù)的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．