Question

【題目】燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2，PM2.5(可入肺顆粒物)污染也跟冬季燃煤密切相關(guān)。SO2、CO、CO2也是對(duì)環(huán)境影響較大的氣體，對(duì)它們的合理控制、利用是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。

（1）用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)反應(yīng)過(guò)程能量變化如圖所示：

下列說(shuō)法正確的是_____。

A．反應(yīng)過(guò)程a有催化劑參與

B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)等于ΔH

C．改變催化劑，能改變?cè)摲磻?yīng)的活化能和反應(yīng)熱

D．有催化劑條件下，反應(yīng)的活化能等于E1

（2）己知：CH3OH、H2的燃燒熱（ΔH）分別為﹣726.5kJ/mol、﹣285.8kJ/mol，則常溫下CO2和H2反應(yīng)生成CH3OH和H2O的熱化學(xué)方程式是 。

（3）工業(yè)上還可以通過(guò)下列反應(yīng)制備甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。在一容積可變的密閉容器 中充入10mol CO和20mol H2，CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強(qiáng)（P）的變化如圖所示。

①下列說(shuō)法不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_________（填字母）。

a．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍

b．H2的體積分?jǐn)?shù)不再改變

c．體系中H2的轉(zhuǎn)化率和CO的轉(zhuǎn)化率相等

d．體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變

②比較A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)大小PA__________PB（填“＞、＜、=”）。

③若達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為20L。如果反應(yīng)開(kāi)始時(shí)仍充入10molCO和20molH2，則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積V（B）＝__________L。

（4）SO2在一定條件下可與氧氣構(gòu)成原電池。下圖是利用該電池在鐵表面鍍銀的裝置示意圖：

①該電池的負(fù)極反應(yīng)式是 。

②當(dāng)甲中消耗標(biāo)況下1.12L氧氣時(shí)，乙中 極（填a或b）增重_________g。

Answer 1

【答案】

（1）BD（2分）

（2）CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l） ΔH=﹣130.9 kJ/mol（2分）

（3）①ac（2分）

②＜（2分）

③4（2分）

（4）① SO2－2e－+2H2O＝4H＋＋SO42-（2分）

②b (1分) 21.6（2分）

【解析】

試題分析：

（1）A、b中使用了催化劑，A錯(cuò)誤；B、反應(yīng)物能量高于生成物，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H=生成物能量-反應(yīng)物能量，熱效應(yīng)等于△H，B正確；C、不同的催化劑，反應(yīng)的活化能不同，改變催化劑，能改變?cè)摲磻?yīng)的活化能，但反應(yīng)熱不變，C錯(cuò)誤；D、E1、E2分別代表反應(yīng)過(guò)程中各步反應(yīng)的活化能，整個(gè)反應(yīng)的活化能為能量較高的E1，D正確。答案選BD。

（2）已知CH3OH、H2的燃燒熱（△H）分別為﹣726.5kJ/mol、﹣285.8kJ/mol，

則：①CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O(l）△H=﹣726.5 kJ/mol；

②H2（g）+1/2O2（g）=H2O(l）△H=﹣285.8kJ/mol；

根據(jù)蓋斯定律，②×3-①即可得到CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l） △H=﹣130.9 kJ/mol。

（3）①a．氫氣的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍，不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，不一定平衡，a錯(cuò)誤；b．氫氣的體積分?jǐn)?shù)不再改變是化學(xué)平衡的特征，達(dá)到了平衡，b正確；c．體系中氫氣的轉(zhuǎn)化率和CO的轉(zhuǎn)化率相等，不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，不一定平衡，c錯(cuò)誤；d．體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量等于質(zhì)量和物質(zhì)的量的比值，物質(zhì)的量變化，質(zhì)量不變，所以當(dāng)體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變，證明達(dá)到了平衡，d正確，答案選ac。

②正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小的方向，T1℃時(shí)比較CO的轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率越大，則壓強(qiáng)越大，圖象中PB轉(zhuǎn)化率大于PA，可知PA＜PB。

③利用A點(diǎn)可得平衡常數(shù)K＝，溫度不變，平衡常數(shù)不變。A、B兩容器溫度相同，即化學(xué)平衡常數(shù)相等，且B點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.8，則

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol）：10 20 0

轉(zhuǎn)化（mol）：8 16 8

平衡（mol）：2 4 8

設(shè)體積為VL，則有K=＝4

解得V=4L。

（4）①SO2在負(fù)極上失去電子，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液中含有H+，則電極方程式為：SO2－2e－+2H2O＝4H＋＋SO42－。

②甲中消耗氧氣的物質(zhì)的量是1.12L÷22.4L/mol＝0.05 mol，轉(zhuǎn)移電子是0.05mol×4＝0.2mol。乙中銀離子在陰極得到電子轉(zhuǎn)化為銀。與電源負(fù)極相連的是陰極，所以乙中b極增重，增加的質(zhì)量是0.2mol×108g/mol＝21.6g。