题目内容
【题目】碳和氮是动植物体中的重要组成元素，向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应，氮氧化物会产生光化学烟雾，目前，这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容。
（1）已知热化学方程式：①2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2
③H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH3
则反应④2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)的ΔH=_________。(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系式表示)
（2）利用上述反应①设计燃料电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液），写出电池的负极反应式：__________________________________________ 。
（3）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2(g) ΔH<0。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
时间/min 浓度/(mol·L－1) 物质 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①10～20 min内，NO的平均反应速率v(NO)＝______，T1℃时，该反应的平衡常数K＝________。
②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母编号)。
a．通入一定量的NO b．加入一定量的C c．适当升高反应体系的温度
d．加入合适的催化剂 e．适当缩小容器的体积
③若保持与上述反应前30 min的反应条件相同，起始时NO的浓度为2.50 mol·L－1，则反应达平衡时c(NO)＝________，NO的转化率＝________。
【答案】2ΔH2＋ΔH3－1/2ΔH1 C2H2－10e－＋14OH－==2CO32-＋8H2O 0.018 mol·L－1·min－1 0.25 ae 1.25 mol·L－1 50%
【解析】
根据盖斯定律计算反应热；根据燃料电池的总反应和燃烧反应产物相似的特征分析书写电极方程式；根据平衡常数计算相关物质的浓度。
(1)根据盖斯定律，反应不论是一步完成的还是几步完成的，其反应热的总值相等，将反应②扩大两倍再加上反应③，再减去1/2反应①就可以得到反应④，所以反应④的反应热为：2ΔH2＋ΔH3－1/2ΔH1；
(2)燃料电池的电解质为氢氧化钾，则产物为碳酸根，负极失电子，发生氧化反应，结合燃烧的总反应方程式得：C2H2－10e－＋14OH－==2CO32-＋8H2O；
(3)由表中数据知①10min～20min内，NO浓度的变化为0.68 mol·L－1到0.50 mol·L－1
v(NO)=( 0.68 mol·L－1-0.50 mol·L－1)/10min=0.018 mol·L－1·min－1；
20min后达到化学平衡状态，由于C为固体，化学平衡常数表达式为
=(0.25×0.25)/0.5×0.5=0.25；
②30 min后，从表中可以看出浓度都增大了，a．通入一定量的NO，平衡向正方向移动，符合题意； b．加入一定量的C，因为C为固态，故对平衡不影响，不符合题意；c．适当升高反应体系的温度，反应ΔH<0，平衡向逆方向移动，不符合题意；d．加入合适的催化剂，平衡不移动，不符合题意；e．适当缩小容器的体积，反应前后气体总物质的量相同，平衡不移动，但浓度会增大，符合题意，故答案为：ae；
③ 平衡常数只与温度有关，则K=0.25，设c(NO)=x
C(s)＋2NO(g) 
N2(g) ＋ CO2(g)
始（mol·L－1） 2.50 0 0
变（mol·L－1） 2.5-x (2.5-x)/2 (2.5-x)/2
平（mol·L－1） x (2.5-x)/2 (2.5-x)/2
K==[(2.5-x)/2]2/x2=0.25，x=1.25 mol·L－1；转化率为：
×100%=50%。
【题目】冬青油又叫水杨酸甲酯，是一种重要的有机合成原料。某化学小组用水杨酸(
)和甲醇在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯并计算其产率。
实验步骤：
Ⅰ.如图，在三颈烧瓶中加入13.8 g(0.1 mol)水杨酸和24 g(30 mL,0.75 mol)甲醇，向混合物中加入约10 mL甲苯(甲苯与水形成共沸物，沸点为85 ℃，该实验中加入甲苯，易将水蒸出)，再小心地加入5 mL浓硫酸，摇动混匀，加入1～2粒沸石，组装好实验装置，在85～95 ℃下恒温加热反应1.5小时；
Ⅱ.待装置冷却后，分离出甲醇，然后转移至分液漏斗，依次用少量水、5% NaHCO3溶液和水洗涤；分离出的产物加入少量无水MgSO4固体，过滤得到粗酯；
Ⅲ.将粗酯进行蒸馏，收集221～224 ℃的馏分，得水杨酸甲酯9.12 g。
常用物理常数：
名称 | 分子量 | 颜色状态 | 相对密度 (g·cm－3) | 熔点 (℃) | 沸点 (℃) |
水杨酸 甲酯 | 152 | 无色液体 | 1.18 | －8.6 | 218～ 224 |
水杨酸 | 138 | 白色晶体 | 1.44 | 158 | 210 |
甲醇 | 32 | 无色液体 | 0.792 | －97 | 64.7 |
请根据以上信息回答下列问题：
（1）仪器A的名称是________，加入沸石的作用是_____________________。若加热后发现未加沸石，应采取的正确方法是________________________________________________。
（2）制备水杨酸甲酯时，最合适的加热方法是____________________________________________。
（3）实验中加入甲苯对合成水杨酸甲酯的作用是___________________________________________。
（4）反应结束后，分离出甲醇采用的方法是__________________________________________。
（5）实验中加入无水硫酸镁的作用是__________________________________________。本实验的产率为________(保留两位有效数字)。
