Question

【題目】乙醇、甲醚是被廣泛使用的新型清潔燃料，工業(yè)生產乙醇的一種反應原理為：

2CO（g）+4H2（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g） △H=-256.1kJmol-1。

已知：H2O（l）=H2O（g）△ H=+44kJmol-1 CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g） △H=-41.2kJmol-1

（1）以CO2（g）與H2（g）為原料也可合成乙醇，其熱化學方程式如下：

2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（l） △H=__________________kJmol-1

（2）把2molH2和1molCO通入1L的反應器中，一定條件下發(fā)生反應：

2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H，其CO的平衡轉化率隨溫度、壓強變化關系如圖所示。

①以下能說明2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）達平衡狀態(tài)的是___________

A．密度不再變化

B．CH3CH2OH蒸汽的體積分數不再變化

C．c(CO)/c(H2)不變

D．[c(CH3OCH3)c(H2O)]/[c(CO)c(H2)]不變

②圖中的壓強大小為： ，△H___________0(填“>”“<”或“=”)，若在P3和316℃時，測得容器中n(H2)=n(CH3OCH3)，此時反應的v（正）______v（逆）(填“>”“<”或“=”)。

③P3和316℃時反應的平衡常數________________

（3）汽車使用乙醇汽油并不能更加有效減少NOx的排放，氣缸中生成NO的反應為：

N2(g)+O2(g)2NO(g) △H＞0

①汽車啟動后，氣缸內溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是_________________

②汽車尾氣凈化中的一個反應如下：2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=－746.8kJ/mol-1。在恒容的密閉容器中，反應達到平衡后，改變某一條件，下列示意圖正確的是_______

（4）乙醇-空氣燃料電池中使用的電解質是攙雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導O2-離子。該電池負極的電極反應式為__________________。用該電池為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O充電，充電一段時間后（假定兩極充電前質量相等），測得兩極質量差為6.4g時，通過電路電子的物質的量為__________________。

Answer 1

【答案】（1）△H=－305.7 kJmol-1

（2）①B ②P1>P2>P3 △H<0 v（正）<v（逆） ③0.25

（3）①速率加快，平衡正移 AB

（4）CH3CH2OH-12e-+6O2-=2CO2+3H2O 0.4mol

【解析】

試題分析：

（1）考查蓋斯定律的應用。根據已知反應可知，①－③×2－②即得到2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l)，所以該反應熱是－256.1kJ/mol＋41.2kJ/mol-44kJ/mol×3=-305.7kJ/mol。

（2）①A．密度=質量÷體積，總質量總體積均不變，故密度一直不變，則密度不再變化不能作為是否達到平衡狀態(tài)的判斷依據；B．CH3CH2OH蒸汽的體積分數不再變化，可以判斷；C．c(CO)/c(H2)一直不變，不能判斷；D．[c(CH3OCH3)c(H2O)]/[c(CO)c(H2)]不變，不能判斷。

②該反應壓強增大，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，結合圖像可知壓強P1>P2>P3；溫度升高，CO的轉化率減小，平衡向逆反應方向移動，可知反應為放熱反應，△H<0；在P3和316℃時，測得容器中n(H2)=n(CH3OCH3)，根據三段式可得，此時CO轉化率為80%，而平衡時CO轉化率為50%，則可知反應應逆向移動，即v（正）<v（逆）。

③P3和316℃時，此時CO平衡轉化率為50%，依據平衡三段式列式計算：

2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

起始量（mol/L） 1 2 0 0

變化量（mol/L） 0.5 1 0.25 0.25

平衡量（mol/L） 0.5 1 0.25 0.25

反應的平衡常數為K==0.25。

（3）①由于生成NO的反應為吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡右移，導致時間內NO排放量越大。

②該反應為氣體體積縮小的放熱反應。根據勒夏特列原理，升高溫度，正逆反應速率均加快，平衡應向吸熱方向(逆反應方向)移動，CO的百分含量增大，所以A、B選項均正確；增加NO的物質的量，平衡應向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故C錯誤；增加N2的物質的量(即增加N2的濃度)，平衡應向逆反應方向移動，故NO轉化率應減小，故D錯誤。選AB。

（4）原電池中負極失去電子，由于電解質能傳遞O2—離子，而在原電池中陰離子是向負極移動的，所以負極方程式為CH3CH2OH－12e－+6O2－=2CO2+3H2O。鉛蓄電池充電時，陽極為PbSO4→PbO2，陰極為PbSO4→Pb，每轉移2mol電子陽極質量減少64g，陰極質量減小96g，兩極質量差32g。故當兩極質量差為6.4g時，通過電路電子的物質的量為0.4mol。