题目内容
【题目】应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手。
Ⅰ．研究发现，NOx是雾霾的主要成分之一，NOx主要来源于汽车尾气。已知： N2(g)＋O2(g) 
2NO(g) △H＝＋180.50 kJ·mol－1 2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) △H＝－566.00kJ·mol－1
为了减轻大气污染，人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环，写出该反应的热化学方程式 _________________________。
Ⅱ．开发利用清洁能源可减少污染，解决雾霾问题。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景，一定条件下用CO和H2合成CH3OH：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，在2L密闭容器中充入物质的量之比为1：2的CO和H2，在催化剂作用下充分反应。平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如下图所示。
（1）该反应的反应热△H____0(填“＞”或“＜”)，压强的相对大小为p1___p2(填“＞”或“＜”)。
（2）该反应化学平衡常数表达式为_____________ 。
（3）下列各项中，不能说明该反应已经达到平衡的是_______________。
A.容器内气体压强不再变化
B. v(CO) ： v(H2) ：v(CH3OH)=1：2：1
C.容器内的密度不再变化
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.容器内各组分的质量分数不再变化
（4）某温度下，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡_____（填字母）。
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动
作出此判断的依据是_____________________________________。
Ⅲ．依据燃烧反应原理，合成的甲醇可以设计如图所示的燃料电池装置。
（1）负极电极反应式为_____________________。
（2）电池工作时，若电流强度为I， 1个电子所带电量为q，NA为阿伏加德罗常数的值，则该装置每分钟消耗甲醇的物质的量为________mol（假设化学能全部转化为电能）。
【答案】 2CO(g) ＋2NO(g) 
N2(g)＋2CO2(g) △H＝－746.50kJ·mol－1 ＜ ＞ K=
BC C 保证C(H2)不变情况下，增大容器体积，c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小，根据浓度商Qc= 
，推得Qc=K，所以平衡不移动 CH3OH－6e—＋8OH—＝CO32—＋6H2O 
【解析】Ⅰ．转化成无毒物质2CO(g) ＋2NO(g) 
N2(g)＋2CO2(g)，①N2(g)＋O2(g) 
2NO(g) △H＝＋180.50 kJ·mol－1 ，②2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) △H＝－566.00kJ·mol－1，根据盖斯定律由②-①得，2CO(g) ＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g) △H＝－566.00kJ·mol－1－180.50 kJ·mol－1=－746.50kJ·mol－1；Ⅱ．（1）随着温度升高，甲醇的体积分数减少，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即正反应方向为△H<0，作等温线，随着压强增大，平衡向体积减小的方向移动，根据图表，即p1＞p2；（2）根据化学平衡常数的定义，K=
；（3）A、反应前后气体系数之和不相等，则压强不变，说明反应达到平衡人，选项A错误；B、没有指定反应的方向，不能说明是否达到平衡，选项B正确；C、根据密度的定义，恒容说明体积不变，组分都是气体，气体总质量不变，密度不变，不能说明反应达到平衡，选项C错误；D、根据平均摩尔质量的定义，气体质量不变，反应前后气体系数之和不等，气体物质的量减少，因此平均摩尔质量不变，说明达到平衡，选项D错误；E、根据化学平衡状态的定义，当组分的质量分数不变，说明反应达到平衡，选项E错误；答案选BC；（4）保证c(H2)不变情况下，增大容器体积，同等倍数减小，根据浓度商Qc=
，推得Qc=K，所以平衡不移动，答案选C；Ⅲ．（1）通氧气的一极为正极，通甲醇的一极为负极，CH3OH＋2O2＝CO2＋2H2O此装置为燃料电池，，电解质溶液为KOH，CO2转变成CO32—，因此负极电极反应式为：CH3OH－6e—＋8OH—＝CO32—＋6H2O；（2）转移电子的物质的量为
mol，根据电极反应式可推出n(CH3OH)= 
mol。
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