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18.能源是人類生存與發(fā)展必不可缺的物質(zhì),對傳統(tǒng)能源進行脫硫、脫硝處理,提高新能源在能源消費中的比倒是改變目前我國頻發(fā)的霧霾天氣的有效措施.

(1)肼(N2H4)和化合物甲是一種重要的火箭推進劑,甲分子與肼分子具有相同的電子數(shù),二者反應(yīng)的生成物中有l(wèi)0e-分子,另一種生成物為極穩(wěn)定的單質(zhì),寫出該反應(yīng)的化學方程式N2H4+2H2O2=N2↑+4H2O;
(2)對燃煤產(chǎn)生的尾氣進行回收處理,有助于空氣質(zhì)量的改善,還能變廢為寶,尾氣處理過程中涉及到的主要反應(yīng)如下:
①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g)△H=+8.0kJ•mol-1
②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g)△H=+90.4kJ•mol-1
③2CO(g)+O2(g)=2CO2 (g)△H=-566.0kJ•mol-1l
④2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
S(g)與O2(g)反應(yīng)生成SO2 (g)的熱化學方程式為S(g)+O2(g)=SO2 (g)△H=-574kJ•mol-1
(3)煤碳液化也有助于減少霧霾天氣的發(fā)生,液化反應(yīng)之一為:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<O;按照相同的物質(zhì)的量投料,測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖1所示,則正反應(yīng)速率:v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的順序為v(d)<v(a)<v(b)<v(c);
實際生產(chǎn)條件控制在T1℃、1×l04kPa左右,選擇此壓強的理由是壓強為1×l04kPa左右,CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大,壓強再增大,CO轉(zhuǎn)化率提高不大,生成成本增大,得不償失.
(4)工業(yè)上生產(chǎn)新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一為:
2CO2(g)+6H2( g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g).相同溫度下,在兩個容器中進行上述反應(yīng),某時刻兩容器中各氣態(tài)物質(zhì)的濃度(mol•L1-)及正逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系如下表所示:
容器c(CO2c(H2c(CH3OCH3c(H2O)v(正)和v(逆)大小比較
I1.0×10-21.0×10-21.0×10-41.0×10-4v(正)=v(逆)
2.0×10-21.0×10-21.0×10-42.0×10-4v 正)<
v(逆)(填>、<、=)
填寫表中空白處并寫出其推測過程I處于平衡狀態(tài),則平衡常數(shù)k=1×104×1×10431×1022×1×1026=1,Ⅱ中濃度商Qc=1×104×2×10432×1022×1×1026=2,則Qc>K=1,故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行.
(5)二甲醚(燃燒熱為1455kJ/mol)燃料電池是一種綠色電池,其工作原理如圖2所示,a、b均為惰性電極,a極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2↑+12H+;當消耗1molO2時,通過質(zhì)子交換膜的質(zhì)子數(shù)為4NA;
若電池工作時消耗1mol二甲醚所能產(chǎn)生的最大電能為1320kJ,則該燃料電池的工作效率為90.7%  (燃料電池的工作效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料燃燒時所能釋放的全部熱能之比).

分析 (1)甲分子與肼分子具有相同的電子數(shù),二者反應(yīng)的生成物中有l(wèi)0e-分子,另一種生成物為極穩(wěn)定的單質(zhì),該單質(zhì)為氮氣,甲具有強氧化性且含有18單質(zhì),可推知甲為H2O2,生成10電子分子為H2O;
(2)由蓋斯定律可知,④-②得:S(g)+O2(g)=SO2 (g),以此計算△H;
(3)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),一定壓強下,升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率降低,故溫度T3>T2>T1,相同溫度下,壓強越大反應(yīng)速率越快,相同壓強下,溫度越高反應(yīng)速率越快;
在T1℃、1×l04kPa左右,CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大,壓強再增大,CO轉(zhuǎn)化率提高不大,生成成本增大;
(4)I處于平衡狀態(tài),根據(jù)I中數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù),再計算Ⅱ中濃度商Qc,與平衡常數(shù)相比判斷反應(yīng)進行方向,進而判斷正、逆反應(yīng)速率相對大�。�
(5)反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒,原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng),二甲醚在負極放電,酸性條件下生成二氧化碳,根據(jù)電荷守恒可知有氫離子生成,結(jié)合守恒書寫;
正極反應(yīng)為O2+4e-+4H+=2H2O,據(jù)此計算通過質(zhì)子交換膜的質(zhì)子數(shù);
根據(jù)燃燒熱計算1mol甲醚完全燃燒放出的熱量,再根據(jù)電池的工作效率定義計算.

解答 解:(1)甲分子與肼分子具有相同的電子數(shù),二者反應(yīng)的生成物中有l(wèi)0e-分子,另一種生成物為極穩(wěn)定的單質(zhì),該單質(zhì)為氮氣,甲具有強氧化性且含有18單質(zhì),可推知甲為H2O2,生成10電子分子為H2O,該反應(yīng)的化學方程式為:N2H4+2H2O2=N2↑+4H2O,
故答案為:N2H4+2H2O2=N2↑+4H2O;
(2)已知:①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g)△H=+8.0kJ•mol-1
②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g)△H=+90.4kJ•mol-1
③2CO(g)+O2(g)=2CO2 (g)△H=-566.0kJ•mol-1l
④2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
根據(jù)蓋斯定律,④-②得:S(g)+O2(g)=SO2 (g)△H=-574kJ•mol-1,
故答案為:S(g)+O2(g)=SO2 (g)△H=-574kJ•mol-1;
(3)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),一定壓強下,升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,CO的轉(zhuǎn)化率降低,故溫度T3>T2>T1,相同壓強下,溫度越高反應(yīng)速率越快,故v(a)<v(b)<v(c),d點壓強小于a,故反應(yīng)速率v(d)<v(a),故反應(yīng)速率v(d)<v(a)<v(b)<v(c);
在T1℃、1×l04kPa左右,CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大,壓強再增大,CO轉(zhuǎn)化率提高不大,生成成本增大,得不償失;
故答案為:v(d)<v(a)<v(b)<v(c);壓強為1×l04kPa左右,CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大,壓強再增大,CO轉(zhuǎn)化率提高不大,生成成本增大,得不償失;
(4)I處于平衡狀態(tài),則平衡常數(shù)k=1×104×1×10431×1022×1×1026=1,Ⅱ中濃度商Qc=1×104×2×10432×1022×1×1026=2,則Qc>K=1,故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,故v(正)<v(逆),
故答案為:<;I處于平衡狀態(tài),則平衡常數(shù)k=1×104×1×10431×1022×1×1026=1,Ⅱ中濃度商Qc=1×104×2×10432×1022×1×1026=2,則Qc>K=1,故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行;
(5)反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒,原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng),二甲醚在負極放電,酸性條件下生成二氧化碳,根據(jù)電荷守恒可知有氫離子生成,負極電極反應(yīng)式為:CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2↑+12H+
正極反應(yīng)為O2+4e-+4H+=2H2O,當消耗1molO2時,通過質(zhì)子交換膜的質(zhì)子數(shù)為4NA;
二甲醚燃燒熱為1455kJ/mol,則1mol甲醚完全燃燒放出的熱量為1455kJ,若電池工作時消耗1mol二甲醚所能產(chǎn)生的最大電能為1320kJ,則該燃料電池的工作效率為1320kJ1455kJ×100%=90.7%,
故答案為:CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2↑+12H+;4;90.7%.

點評 本題屬于拼合型題目,涉及無機物推斷、熱化學方程式書寫、化學反應(yīng)速率因素、化學平衡常數(shù)應(yīng)用、原電池原理及有關(guān)計算,側(cè)重考查學生對知識的遷移應(yīng)用、分析解決問題的能力,化學平衡常數(shù)計算及其應(yīng)用成為高考的�?贾R點,難度中等.

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13.下列說法正確的是( �。�
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B.平衡時甲中X的轉(zhuǎn)化率為75%
C.達到平衡后,再向乙中加入0.25molX,0.75molY和1.5molZ,平衡向生成x的方向移動
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