Question

【題目】近年全國各地霧霾嚴(yán)重，為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質(zhì)量。研究并有效控制空氣中氮氧化物、碳氧化物等污染物是一項(xiàng)重要而艱巨的工作。

I．氮氧化物的研究

（1）一定條件下，將2molNO與2molO2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)： 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，下列狀態(tài)能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是_______

A．混合氣體的密度保持不變 B．NO的轉(zhuǎn)化率保持不變

C．NO和O2的物質(zhì)的量之比保持不變 D．O2的消耗速率和NO2的消耗速率相等

（2）已知反應(yīng)：2NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH<0，在不同條件時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間(t)的變化如圖所示。根據(jù)圖象可以判斷曲線R1、R2對(duì)應(yīng)的下列反應(yīng)條件中不同的是______ (填字母序號(hào))。

A．壓強(qiáng) B．溫度 C．催化劑

根據(jù)如圖中的能量變化數(shù)據(jù)，計(jì)算反應(yīng)：

2NO(g) N2(g)+O2(g) 的ΔH=__________

II．碳氧化物的研究

（3）CO和H2在一定條件下可以合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,現(xiàn)在體積為1L的恒容密閉容器(如圖甲)中通入1molCO和2molH2，測定不同時(shí)間、不同溫度(T)下容器中CO的物質(zhì)的量，如下表：

請(qǐng)回答：

①T1_____ T2（填“>”或“<”或“=”），理由是____________________。已知T2℃時(shí)，第20min時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變，此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為_________，該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為________ 。

②若將1molCO和2molH2通入原體積為1L的恒壓密閉容器(如圖乙)中，在T2℃下達(dá)到平衡，此時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)為_________;若再向容器中通入l mol CH3OH(g)，重新達(dá)到平衡后，CH3OH(g)在體系中的百分含量_________(填“變大”或“變小”或“不變”)。

③以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池。以此電池作電源，在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理過程（裝置如圖所示）。其中物質(zhì)b是________，陽極電極反應(yīng)為________。

Answer 1

【答案】 BC B －183kJ.mol-1 ＜ 溫度越高，反應(yīng)速率越快。在其他條件相同時(shí)，T2時(shí)的反應(yīng)速率比T1的反應(yīng)速率快 50%或0.5 1 1 不變 甲醇（CH3OH） 2Al-6e- +3H2O=A12O3+6H+

【解析】I．（1）A．怛容條件下，混合氣體的質(zhì)量和體積始終不變，即混合氣體的密度始終保持不變，無法判斷是平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B．NO的轉(zhuǎn)化率保持不變，說明反應(yīng)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，即為平衡狀態(tài)，故B正確；C．NO和O2的起始物質(zhì)的量之比為1:1，變化物質(zhì)的量之比為2:1，則反應(yīng)過程中，二者的物質(zhì)的量之比是不確定的，只有平衡時(shí)二者的物質(zhì)的量之比不再改變，故C正確；D．O2的消耗速率和NO2的消耗速率之比為1:2時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，故D錯(cuò)誤；答案為BC；

（2）先拐先平，對(duì)應(yīng)的溫度或壓強(qiáng)越大；A．壓強(qiáng)R1＜R2，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)不變，故A錯(cuò)誤；B．溫度R1＜R2，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)減小，故B正確；C．催化劑不改變平衡的移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；答案為B；該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=2×630kJ/mol -945-498kJ/mol =-183kJ/mol.

II．（3）①由表中信息可知，溫度為T1時(shí)前10minCO的變化量小于 T2時(shí)前10minCO的變化量小，即 T2時(shí)反應(yīng)速率快，溫度越高反應(yīng)速率越快，則T1＜T2；T2℃時(shí)，第20min時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變，說明達(dá)到平衡，此時(shí)CO的物質(zhì)的量為0.5mol，變化量為0.5mol，對(duì)應(yīng)的H2的變化量為1mol，此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為×100%=50%；

　　　　　　 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始濃度（mol/L） 1 2 0

變化濃度（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡濃度（mol/L） 0.5 1 0.5

該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為 ==1；

②溫度沒有改變，平衡常數(shù)不變，即在T2℃下達(dá)到平衡，此時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)為1；若再向容器中通入l mol CH3OH(g)，相當(dāng)于添加1molCO和2molH2，即在原平衡狀態(tài)的基礎(chǔ)上，再添加一個(gè)相同的平衡狀態(tài)，而恒壓條件下，兩相同平衡狀態(tài)相加，平衡不移動(dòng)，則重新達(dá)到平衡后，CH3OH(g)在體系中的百分含量不變；

③電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，鋁制品表面“鈍化”處理過程即為氧化過程，則Al電極為陽極，a為電源正極，通氣體，而b為電源負(fù)極，應(yīng)為甲醇燃料，電解池陽極電極反應(yīng)式為2Al-6e- +3H2O=A12O3+6H+。