Question

14．汽車作為一種現(xiàn)代交通工具正在進(jìn)入千家萬戶，汽車尾氣中含有CO、NO₂等有毒氣體，其污染問題也成為當(dāng)今社會急需解決的問題．
I．對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使CO、NO_x有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體．2xCO+2NO_x═2xCO₂+N₂，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.8x mol時，該反應(yīng)生成N₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）4.48L．
II．一氧化碳是一種用途相當(dāng)廣泛的化工基礎(chǔ)原料．可以還原金屬氧化物，可以用來合成很多有機(jī)物如甲醇（CH₃OH）、二甲醚（CH₃OCH₃）等，還可以作燃料．
（1）在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，將a mol CO與3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0
若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是BD．
A．升高溫度                    B．將CH₃OH（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大   D．再充入2mol CO和6mol H₂
（2）將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1．一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是bd（填字母，下同）．
a．容器中的壓強(qiáng)不變
b．1mol H-H鍵斷裂的同時，斷裂2mol H-O鍵
c．c（CO）=c（H₂）
d．密閉容器的容積不再改變
（3）某研究小組研究了其他條件不變時，改變條件對可逆反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H＜0的影響．下列說法正確的是D
A．a(chǎn)圖中圖1研究的是溫度、壓強(qiáng)對平衡的影響，橫軸表示壓強(qiáng)
B．a(chǎn)圖中圖2研究的是溫度對平衡的影響，Ⅱ采用的溫度更低
C．a(chǎn)圖中圖3中t₀時使用了催化劑，使平衡向正反應(yīng)方向移動
D．a(chǎn)圖中圖4中t₀時增大壓強(qiáng)，使平衡向正反應(yīng)方向移動
（4）一定條件下，CO與H₂可合成甲烷，反應(yīng)方程式為CO（g）+3H₂（g）?CH₄ （g）+H₂O（g）
①一定條件下，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是2CO（g）+2H₂（g）?CO₂（g）+CH₄（g）△H=（2a+2b-c）KJ/mol．
②已知H₂（g）、CO（g）、和CH₄ （g）的燃燒△H分別等于aKJ/mol、bkJ/mol和cKJ/mol，寫出CO與H₂反應(yīng)生成CH₄和CO₂的熱化學(xué)方程式AgCl+2NH₃•H₂O=Ag（NH₃）₂⁺+Cl^-+2H₂O．
（5）甲醇制取甲醛可用Ag作催化劑，含有AgCl會影響Ag催化劑的活性，用氨水可以溶解除去其中的AgCl，寫出該反應(yīng)的離子方程式：AgCl+2NH₃•H₂O=Ag（NH₃）₂⁺+Cl^-+2H₂O．
（6）CuFe₂O₄可用電化學(xué)方法得到，其原理如b圖所示，則陽極的電極反應(yīng)式為Cu+2Fe+4O^2--8e^-=CuFe₂O₄．
（7）以H₂為燃料可制作氫氧燃料電池．已知2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kJ•mol^-1某氫氧燃料電池釋放228.8kJ電能時，生成1mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%．

Answer 1

分析 Ⅰ．依據(jù)化學(xué)方程式中元素化合價變化計算電子轉(zhuǎn)移總數(shù)，每生成1molN₂電子轉(zhuǎn)移0.4xmol電子計算；
Ⅱ．（1）增加甲醇產(chǎn)率需要平衡正向進(jìn)行，依據(jù)平衡移動原理結(jié)合反應(yīng)特征是氣體體積減小的放熱反應(yīng)分析選項(xiàng)判斷；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，可由此進(jìn)行判斷；
（3）升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡向著吸熱的方向移動；增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡向著氣體體積減小的方向移動；使用催化劑，加快化學(xué)反應(yīng)速率，對平衡不產(chǎn)生影響；
（4）①依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H-T△S＜0分析；
②依據(jù)燃燒熱寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計算得到；
（5）氯化銀中加入氨水，發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成銀氨絡(luò)合離子；
（6）陽極上Fe、Cu失電子和氧離子反應(yīng)生成CuFe₂O₄；
（7）根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式計算生成1mol水放出的能量，再利用燃料電池釋放228.8KJ電能來計算電池的能量轉(zhuǎn)化率．

解答 解：I.2xCO+2NO_x═2xCO₂+N₂，反應(yīng)中生成1molN₂電子轉(zhuǎn)移2xmol電子，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.8x mol時，反應(yīng)生成氮?dú)?.2mol，
標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：4.48L；
II．（1）反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率：
A．升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率減小，故A錯誤；
B．將CH₃OH（g）從體系中分離，平衡正向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率增大，故B正確；
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，分壓不變，平衡不動，故C錯誤；
D．再充入2mol CO和6mol H₂ ，反應(yīng)物濃度增大，平衡正向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率增大，故D正確；
故答案為：BD；
（2）a．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不發(fā)生變化，容器中始終壓強(qiáng)不變，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯誤；
b．l molH-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時生成l molH-H鍵，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確；
c．c（CO）=c（H₂），與加入反應(yīng)物多少有關(guān)，根據(jù)反應(yīng)可知，自始至終c（CO）=c（H₂），不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故c錯誤；
d．反應(yīng)前后前提條件不同，體積不變說明正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
故選：bd；
（3）A．增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大，故A錯誤；
B．升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率減小，Ⅱ采用的溫度更高，故B錯誤；
C．加入催化劑，平衡不移動，故C錯誤；
D．反應(yīng)物氣體計量數(shù)之和大于生成物，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，故D正確．
故答案為：D；
（4）①CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g），反應(yīng)△S＜0，依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H-T△S＜0，所以△H＜0，故答案為：該反應(yīng)△H＜0；
②H₂（g）、CO（g）和 CH₄（g）的燃燒熱分別為285.8kJ•mol^-1、283.0kJ•mol^-1和890，0kJ•mol^-1．
a、H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=akJ•mol^-1
b、CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂ （g）△H=bkJ•mol^-1
c、CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=ckJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律（b+a）×2-c得到2CO（g）+2H₂（g）?CH₄（g）+C0₂（g）△H=（2a+2b-c）KJ/mol，
故答案為：2CO（g）+2H₂（g）?CO₂（g）+CH₄（g）△H=（2a+2b-c）KJ/mol；
（5）氯化銀與氨水發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的離子方程式：AgCl+2NH₃•H₂O=Ag（NH₃）₂⁺+Cl^-+2H₂O，
故答案為：AgCl+2NH₃•H₂O=Ag（NH₃）₂⁺+Cl^-+2H₂O；
（6）陽極上Fe、Cu失電子和氧離子反應(yīng)生成CuFe₂O₄，陽極反應(yīng)式為Cu+2Fe+4O^2--8e^-═CuFe₂O₄，
故答案為：Cu+2Fe+4O^2--8e^-=CuFe₂O₄；
（7）由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（I）△H=-572KJ．mol^-1可知，生成1mol水時放出的熱量為572KJ×$\frac{1}{2}$=286KJ，
則電池的能量轉(zhuǎn)化率為為$\frac{228.8kJ}{286kJ}$×100%=80%，故答案為：80%．

點(diǎn)評 本題較復(fù)雜，考查的知識點(diǎn)多，注重了基礎(chǔ)知識和基本技能的訓(xùn)練，同時體現(xiàn)新課程改革的指導(dǎo)思想，明確氧化還原反應(yīng)、平衡移動、電化學(xué)的知識點(diǎn)是解答本題的關(guān)鍵．