Question

（16分）I、用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

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

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

③H2O（g）=H2O（1） △H=-44．0 kJ·mol-l

寫出CH4（g）與NO2（g）反應(yīng)生成N2（g）、CO2（g）和H2O（1）的熱化學(xué)方程式____ 。

II、開發(fā)新能源和三廢處理都是可持續(xù)發(fā)展的重要方面。

（1）由碳的氧化物贏接合成乙醇燃料已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)。如采取以CO和H2為原料合成乙醇，化學(xué)反應(yīng)方程式：2CO（g）+4H2（g）－CH3CH2OH（g）+H2O（g）;若密閉容器中充有10 mol CO與20mol H2，在催化劑作用下反應(yīng)生成乙醇：CO的轉(zhuǎn)化率（a）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①若A、B兩點(diǎn)表示在某時(shí)刻達(dá)到的平衡狀態(tài)，此時(shí)在A點(diǎn)時(shí)容器的體積為10L，則該溫度下的平衡常數(shù)：K=____ ；

②若A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài)，則白反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間tA tC（填 “>”、“<”或“=”）。

（2）日前工業(yè)上也可以用CO2來(lái)生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）△H<0，若將6mo1 CO2和8mol H2充入2L的密閉容器中，測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如右圖所示（實(shí)線）。

①若改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示，曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變可能是 ，曲線II對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變可能是____ 。

②請(qǐng)?jiān)诖痤}卷圖中繪出甲醇的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線。

III、用MnO2制KMnO4的工藝流程如圖：電解池中兩極材料均為碳棒，在水或酸性溶液中K2MnO4發(fā)生歧化而變成MnO2和KMnO4。

①寫出240℃熔融時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 ，投料時(shí)必須滿足n（KOH）:n（MnO2） 。

②陽(yáng)極的電極反應(yīng)為 。

③B物質(zhì)是 （填化學(xué)式），可以循環(huán)使用的物質(zhì)是 （填化學(xué)式）。

 

Answer 1

28.（16分）Ⅰ、 CH4(g)+2NO2(g) = N2(g) + CO2(g) +2H2O(l) ⊿H= -955 kJ·mol－1（2分）

Ⅱ、（1）①K=0.25 （2分） ② > （1分）

（2）①升溫（1分）增壓（1分）（其他合理答案參照給分）

②如右圖（2分）

Ⅲ、① 2MnO2 + O2 + 4KOH 2K2MnO4 + 2H2O（2分）

大于2 : 1 (1分)

② MnO42- - e- = MnO4- (2分)

③ H2（1分） KOH固體 （1分）

【解析】

試題分析：Ⅰ：(1)將方程式（①+②+③×4）/2得CH4（g）與NO2（g）反應(yīng)生成N2（g）、CO2（g）和H2O的方程式，故△H=（-574 -1160-44．0×4）/2= -955 kJ·mol－1；Ⅱ：（1）①A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50％，轉(zhuǎn)化量為5mol，故平衡時(shí)CO、H2、CH3CH2OH、H2O的物質(zhì)的量分別為5mol、10mol、2.5mol、2.5mol，平衡濃度分別為0.5mol/L、1mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L，代入平衡常數(shù)表達(dá)式K==0.25；②C點(diǎn)的溫度高，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所用的時(shí)間短；（2）①曲線Ⅰ和實(shí)線相比較，加快了反應(yīng)速率，平衡向左移動(dòng)了，故為升高溫度；虛線Ⅱ和實(shí)線相比較，反應(yīng)速率加快，平衡向右移動(dòng)了，故為加壓；②甲醇的物質(zhì)的量從零開始逐漸增大，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)氫氣消耗6mol，生成甲醇2mol，以后甲醇的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化了；Ⅲ①由題目信息可得通過(guò)二氧化錳和KOH、氧氣在熔融條件下生成K2MnO4，結(jié)合原子守恒和氧化還原方程式的配平方法寫出化學(xué)方程式；當(dāng)KOH和二氧化錳之比為2:1時(shí)恰好完全反應(yīng)，當(dāng)在水或酸性溶液中K2MnO4發(fā)生歧化而變成MnO2和KMnO4，需保持堿性環(huán)境，故兩者物質(zhì)的量之比大于2:1；②陽(yáng)極MnO42-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MnO4- ，故為MnO42- - e- = MnO4- ；③陰極氫離子得電子生成氫氣，同時(shí)生成氫氧化鉀，氫氧化鉀可以循環(huán)使用。

考點(diǎn)：蓋斯定律、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、影響化學(xué)平衡的條件、電極反應(yīng)式的書寫和電極產(chǎn)物的判斷等知識(shí)