2．汽車尾氣排放的一氧化碳、氮氧化物等氣體已成為大氣污染的主要來源．德國大眾汽車尾氣檢測造假事件引起全世界震驚．同時能源又是制約國家發(fā)展進程的因素之一．甲醇、二甲醚等被稱為21世紀的綠色能源，工業(yè)上可利用天然氣為主要原料與二氧化碳、水蒸氣在一定條件下制備合成氣（CO、H₂），再制成甲醇、二甲醚．
請根據(jù)如圖1示意圖回答（1）、（2）有關問題：

（1）汽車發(fā)動機工作時會引發(fā)N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1，其能量變化示意圖如圖2：
則NO中氮氧鍵的鍵能為632  kJ•mol^-1．
（2）利用活性炭涂層排氣管處理NO_x的反應為：xC（s）+2NO_x（g）?N₂（g）+xCO₂ （g）△H=-b kJ•mol^-1．若使NO_x更加有效的轉化為無毒尾氣排放，以下措施理論上可行的是AD．
A．增加排氣管長度  B．增大尾氣排放口  C．升高排氣管溫度   D．添加合適的催化劑
（3）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應a：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ•mol^-1
反應b：CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91.8kJ•mol^-1
①對于反應a，某溫度下，將4.0mol CO₂（g）和12.0mol H₂（g）充入容積為2L的密閉容器中，反應到達平衡時，測得甲醇蒸氣的體積分數(shù)為30%，則該溫度下反應的平衡常數(shù)為1.33；
②對于反應b，在763K、3.04×10⁴kPa時，用CO和H₂做原料合成CH₃OH，當原料中CO和H₂的比例不同時，對CO的轉化率及平衡混合物中甲醇的體積分數(shù)都有影響．設H₂和CO起始物質(zhì)的量之比為m，平衡時CO的轉化率為α，平衡混合物中甲醇的體積分數(shù)為y，則m、α、y三者的關系式為y=$\frac{α}{1+m+2a}$
（i）請根據(jù)上述關系式將如表空白填滿：

m	α	y
1	0.25	16.67%
2	0.45
3	0.56	19.35%

（ii）根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，可得出反應物的比例對CO轉化率以及平衡混合物中甲醇的體積分數(shù)影響的結論．選擇最佳反應物配比是m=2，α=0.45；理由是由表中數(shù)據(jù)可知，m越大，α越大； 開始時m增大，y也隨著增大，當m＞2時，m增大，y減小，當m=2時，y最大 ．
（4）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作為燃料電池的原料，化學反應原理為：
CO（g）+4H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H＜0
①在恒容密閉容器里按體積比為1：4充入一氧化碳和氫氣，一定條件下反應達到平衡狀態(tài)．當改變反應的某一個條件后，下列變化能說明平衡一定向正反應方向移動的是D；
A．逆反應速率先增大后減小 
B．通入一定量的He，體系壓強增大
C．正反應速率先減小后增大
D．化學平衡常數(shù)K值增大
②已知參與電極反應的電極材料單位質(zhì)量放出電能的大小稱為該電池的比能量．關于二甲醚堿性燃料電池與乙醇堿性燃料電池，下列說法正確的是AC（填字母）
A．兩種燃料互為同分異構體，分子式和摩爾質(zhì)量相同，但比能量不相同
B．兩種燃料所含共價鍵數(shù)目相同，斷鍵時所需能量相同，比能量相同
C．兩種燃料所含共價鍵類型不同，斷鍵時所需能量不同，比能量不同
③已知甲醇的熱值是23kJ•g^-1，請寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-736kJ/mol．

1．碳氧化物研究
（1）在體積可變 （活塞與容器之間的摩擦力忽略不計）的密閉容器如右圖所示，現(xiàn)將3molH₂和2molCO放入容器中，移動活塞至體積V為2L，用鉚釘固定在A、B點，發(fā)生合成甲醇的反應如下：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），測定不同條件、不同時間段內(nèi)的CO的轉化率，得到如表數(shù)據(jù)：

CO的轉化率 T（℃）	10min	20min	30min	40min
T1	20%	55%	65%	65%
T2	35%	50%	a1	a2

①根據(jù)如表數(shù)據(jù)，請比較T₁＜T₂（選填“＞”、“＜”或“=”）；T₂℃下，第30min 時，a₁=50%，升高溫度該反應的化學平衡常數(shù)減�。ㄟx填“增大”、“減小”、“不變”）．
②T₂℃下，第40min時，拔去鉚釘（容器密封性良好）后，活塞沒有發(fā)生移動，再向容器中通人6molCO，此時v（正）＜ v（逆）（選填“＞”、“＜”或“=”）．
③現(xiàn)有以下幾種情況放入該體積可變的密閉容器中，請選出T₂℃下達到的平衡狀態(tài)與①中T₂℃下的平衡狀態(tài)一致的是
A、2mol H₂+1molCO+1molCH₃OH
B、0.5mol H₂+1.5molCH₃OH
C、1mol H₂+1molCO+1molCH₃OH
D、2mol H₂+4molCH₃OH
（2）一定條件下可用甲醇與CO反應生成醋酸消除CO污染．常溫下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合，充分反應后，溶液中存在2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-），則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka=$\frac{2b}{a-2b}$×10^-7L/mol（用含a和b的代數(shù)式表示）．

20．開發(fā)新能源，使用清潔燃料，可以達到提高能效、減少污染的目的．
（1）由C、H、O三種元素中的兩種和三種分別組成的燃料物質(zhì)甲和乙，其分子中均有氧，且1個乙分子中含有18個電子，則甲和乙分別是CO、CH₃OH．
乙是一種清潔燃料，工業(yè)上可用甲和氫氣反應制得．
①T1溫度時，在體積為2L的密閉容器中充入2mol甲和6mol H2，反應達到平衡后，測得c（甲）=0.2mol/L，則乙在平衡混合物中的物質(zhì)的量分數(shù)是$\frac{1}{3}$．
②升高溫度到T2時，反應的平衡常數(shù)為1，下列措施可以提高甲的轉化率的是C（填字母）．
A．加入2mol甲     B．充入氮氣     C．分離出乙     D．升高溫度
（2）甲烷也是一種清潔燃料，但不完全燃燒時熱效率降低并會產(chǎn)生有毒氣體造成污染．
已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
則甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時的熱效率只是完全燃燒時的0.7倍（計算結果保留1位小數(shù)）．
（3）甲烷燃料電池可以提升能量利用率．如圖是利用甲烷燃料電池電解50mL 2mol/L的氯化銅溶液的裝置示意圖．
請回答：
①甲烷燃料電池的負極反應式是CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．
②當線路中有0.1mol電子通過時，b（填“a”或“b”）極增重3.2g．

19．在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中，除稀有氣體外，非金屬元素只有十多種，但與生產(chǎn)生活有密切的聯(lián)系．
（1）為了提高煤的利用率，常將其氣化為可燃性氣體，主要反應是碳和水蒸氣反應生成水煤氣，化學反應方程式為C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO（g）+H₂（g）．
（2）氮是動植物生長不可缺少的元素，合成氨的反應對人類解決糧食問題貢獻巨大，反應如下：
N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃（g）．
①合成氨的反應中的能量變化如圖1所示．

該反應是放熱反應（填“吸熱”或“放熱”），其原因是反應物化學鍵斷裂吸收的總能量小于（填“大于”或“小于”）生成物化學鍵形成放出的總能量．
②在一定條件下，將一定量的N₂和H₂的混合氣體充入某定容密閉容器中，一段時間后，下列敘述不能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是AC（填序號）．
A．容器中混合氣體的密度不隨時間變化
B．單位時間內(nèi)斷裂3mol H-H鍵的同時斷裂6mol N-H鍵
C． N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量之比為1：3：2
D．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化
（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示．
①從反應開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v （H₂）=0.225mol/（L．min）．
②達平衡時容器內(nèi)平衡時與起始時的壓強之比5：8（或0.625）．

18．在一定溫度下，將3mol A和1mol B兩種氣體相混合于體積為2L的某密閉容器中（容積不變），發(fā)生如下反應：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）△H＜0，2min末反應達到平衡狀態(tài)（溫度不變），生成了1mol D，并測得C的濃度為0.5mol•L^-1，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）x的值等于2．
（2）該反應的化學平衡常數(shù)K=$\frac{16}{27}$（用分數(shù)表示），升高溫度時K值將減�。ㄟx填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）若維持溫度不變，在原平衡混合物的容器中再充入A、B、C、D各1mol，此時v_正小于v_逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）若維持溫度和體積不變，在原平衡混合物的容器中再充入3mol A和1mol B，達到新的平衡時，A的體積分數(shù)為37.5%．

17．I．通常人們把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能．如表為一些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)

化學鍵	Si-Si	O=O	Si-O
鍵能/kJ•mol-1	a	b	c

寫出硅高溫燃燒的熱化學方程式Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H=（2a+b-4c）kJ/mol．
Ⅱ．利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機的理想方法之一．某研究小組設計了如圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)光分解水制氫．反應過程中所需的電能由太陽能光電池提供，反應體系中I₂和Fe³⁺等可循環(huán)使用．

（1）寫出下列反應池中反應的離子方程式：
電解池A2H⁺+2I^-=H₂+I₂．
電解池B4Fe³⁺+2H₂O=4Fe²⁺+O₂+4H⁺．
（2）若電解池A中生成3.36L H₂（標準狀況），計算電解池B中生成Fe²⁺的物質(zhì)的量為0.3mol
Ⅲ．在一定的溫度下，把2體積N₂和6體積H₂分別通入一個帶活塞的體積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通，容器中發(fā)生如下反應：

N₂（g）+3H₂（g）  2NH₃（g）；△H＜0
反應達到平衡后，測得混合氣體為7體積．
請據(jù)此回答下列問題：
（1）保持上述反應溫度不變，設a、b、c分別表示加入的N₂、H₂和NH₃的體積，如果反應達到平衡后混合氣體中各物質(zhì)的量仍與上述平衡時完全相同．
①a=1，c=2，則b=3．在此情況下，反應起始時將向逆反應方向（填“正”或“逆”）進行．
②若需規(guī)定起始時反應向逆方向進行，則c的取值范圍是1＜c≤4．
（2）在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是降低溫度，原因是降低溫度平衡向正反應方向移動，氣體總分子數(shù)減少．

16．據(jù)報道，一定條件下 Fe₂O₃可被甲烷還原為“納米級”的金屬鐵．其反應為：Fe₂O₃（s）+3CH₄（g）?2Fe（s）+3CO（g）+6H₂（g）
（1）反應在5L的密閉容器中進行，2min 后達到平衡，測得 Fe₂O₃在反應中質(zhì)量減少 4.8g．則該段時間內(nèi)H₂的平均反應速率為0.018mol•（L•min）^-1；
（2）將固定質(zhì)量的 Fe₂O₃（s）和 CH₄（g）置于恒溫恒壓容器中，在一定條件下反應，能表明該反應達到平衡狀態(tài)的是BCD；
A．CH₄的轉化率等于 CO的產(chǎn)率            B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
C．v 正（CO）：v 逆（H₂）=1：2              D．固體的總質(zhì)量不變
（3）FeO 可用CO進行還原，已知：t℃時，F(xiàn)eO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）    K=0.5
若在 1L密閉容器中加入0.04mol FeO（s），并通入 x mol CO，t℃時反應達到平衡．此時FeO（s）的轉化率為 50%，則x=0.06．
（4）在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），c（CO₂）隨反應時間t變化如圖中曲線Ⅰ所示．若在t₀時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ．當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時，改變的條件是加入催化劑．當通過改變壓強使曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，曲線Ⅲ達到平衡時容器的體積為2L．

15．磷元素的含氧酸有磷酸、亞磷酸、次磷酸等很多種，其中亞磷酸（H₃PO₃）是具有強還原性的二元弱酸，可以被銀離子氧化為磷酸．
（1）寫出亞磷酸與足量NaOH溶液反應的離子方程式H₃PO₃+2OH^-=HPO₃^2-+2H₂O；
（2）亞磷酸與銀離子反應時氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1；
（3）某溫度下，0.10mol•L^-1的H₃PO₃溶液的pH為1.6，即c（H⁺）=2.5×10^-2mol•L^-1，該溫度下H₃PO₃的電離平衡常數(shù)K=8.3×10^-3mol/L；（H₃PO₃第二步電離忽略不計，結果保留兩們有效數(shù)字）
（4）向H₃PO₃溶液中滴加NaOH溶液至中性，所得溶液中：c（Na⁺）=c（H₂PO₃^-）+2c（HPO₃^2-）（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；
在NaH₂PO₃溶液中，c（H+）+c（H₃PO₃）=c（HPO₃^2-）+c（OH^-）
（5）電解Na₂HPO₃溶液也可得到亞磷酸，裝置示意圖如下：

①產(chǎn)品室中反應的離子方程式為HPO₃^2-+2H⁺=H₃PO₃；
②得到1mol亞磷酸的同時，陰極室制得NaOH質(zhì)量為80g．
（6）已知銨鹽的分解比較復雜，但分解時不涉及到化合價變化的銨鹽分解比較簡單，其實質(zhì)就是質(zhì)子的轉移（如NH₄A$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃+HA），磷酸對應的各種銨鹽分解時不涉及化合價變化，試從酸根離子結合氫離子難易的解度，判斷下列銨鹽的分解溫度：NH₄H₂PO₄＞（NH₄）₂HPO₄（填“＞”、“＜”或“=”）

14．碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中有重要作用，甲醇水蒸氣重整制氫系統(tǒng)可能發(fā)生下列三個反應：
①CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）△H₁=+90.8kJ/mol
②CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H₂=+49kJ/mol
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
回答下列問題：
（1）△H₃=-41.8 kJ/mol；
（2）以CO、H₂為原料合成甲醇的反應為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．在體積均為2L的三個恒容密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，分別都充入1molCO和2molH₂，三個容器的反應溫度分別為T₁、T₂、T₃且恒定不變．圖1為三個容器中的反應均進行到5min時H₂的體積分數(shù)示意圖，其中有一個容器反應一定達到平衡狀態(tài)．CO的平衡轉化率在不同壓強下隨溫度的變化如圖2所示．

①0～5min時間內(nèi)容器II中用CH₃OH表示的反應速率為0.0875mol/（L•min）．
②三個容器中一定達到平衡狀態(tài)的是容器II．
③平衡常數(shù)最大的是容器I．
④工業(yè)實際合成CH₃OH生產(chǎn)中，常用圖中M點而不是N點對應的反應條件，運用化學反應速率和平衡知識，同時考慮生產(chǎn)實際，說明選擇該反應條件的理由：相對于N點而言，采用M點，溫度在500-600K之間，溫度較高，反應速率較快，氫氣的平衡轉化率也較高，壓強為常壓對設備要求不高．
（3）甲醇使用不當會造成其對水質(zhì)的污染，用電化學可消除這種污染，其原理是電解CoSO₄、稀硫酸和CH₃OH混合溶液，將Co²⁺氧化成Co³⁺，Co³⁺再將CH₃OH氧化成CO₂．
①電解時，陽極的電極反應式為Co²⁺-e^-═Co³⁺；
②Co³⁺氧化CH₃OH的離子方程式為6Co³⁺+CH₃OH+H₂O═CO₂↑+6Co²⁺+6 H⁺．
（4）控制反應條件，反應①中的產(chǎn)物也可以用來合成甲醇和二甲醚，其中合成二甲醚的化學方程式為3H₂（g）+3CO（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），對于氣相反應，用某組分（B）的平衡分壓（P_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_B）也可以表示平衡常數(shù)（記作K_P），水煤氣合成二甲醚的反應的平衡常數(shù)表達式為K_P=$\frac{p（C{H}_{3}OC{H}_{3}）p（C{O}_{2}）}{{p}^{3}（{H}_{2}）{p}^{3}（CO）}$．

13．工業(yè)和生活廢棄物的排放對環(huán)境造成了明顯的影響，如何減少有害成分的排放受到了人們的普遍關注．
I．對工業(yè)廢氣中的CO、CO₂的回收再利用可減少碳氧化物的排放對環(huán)境的影響．工業(yè)廢氣中的CO、CO₂可用作合成甲醇的原料．
（1）用CO合成甲醇的反應為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．在容積為1L的密閉容器中分別充入1mol CO和2mol H₂，實驗測得甲醇的物質(zhì)的量和溫度、時間的關系曲線如圖1所示．則該反應的△H＜0（填“＜”、“＞”或“=”），判斷的理由是根據(jù)圖1所示，溫度升高，甲醇的物質(zhì)的量減小，平衡逆向移動，則正反應放熱．

（2）利用工業(yè)廢氣中的CO₂制取甲醇的反應為：CO₂+3H₂$\stackrel{催化劑}{?}$CH₃OH+H₂O．常溫常壓下已知相關反應的能量變化如圖2和圖3所示：由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學方程式為CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol．
（3）工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種．
①甲醇蒸汽重整法．主要反應為；CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）；設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol CH₃OH（g），體系壓強為p₁，在一定條件下達到平衡時，體系壓強為p₂，且$\frac{{p}_{2}}{{p}_{1}}$=2.2，則該條件下CH₃OH的平衡轉化率為60%．
②甲醇部分氧化法．在一定溫度下以Ag/CeO₂-ZnO為催化劑時原料氣比例對反應的選擇性（選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多）影響關系如圖4所示．則當$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.25時，CH₃OH與O₂發(fā)生的主要反應方程式為2CH₃OH+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2HCHO+2H₂O．在制備H₂時最好控制$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.5．
II．對工業(yè)廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質(zhì)的主要措施．

（1）含乙酸鈉和對氯酚（）的廢水可以通過構成微生物電池除去，其原理如圖5所示．
①B是電池的負極（填“正”或“負”）；②A極的電極反應式為+2e^-+H⁺═-OH+Cl^-．
（2）電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時得到乳酸的原理如圖6所示（圖中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根離子），陽極的電極反應為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．