题目内容
【题目】能源是人类生存与发展必不可缺的物质，对传统能源进行脱硫、脱硝处理，能提高能源在能源消费中的比例是改变目前我国频发的雾霾天气的有效措施。
（1）肼(N2H4)和化合物甲是一种重要的火箭推进剂，甲分子与肼分子具有相同的电子数，二者反应的生成物中有10e-分子，另一种生成物为极稳定的单质，写出该反应的化学方程式__________________。
（2）对燃煤产生的尾气进行回收处理，有助于空气质量的改善，还能变废为宝，尾气处理过程中涉及到的主要反应如下：
①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=十8.0 kJ·mol－1
②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)＋2H2O(g) △H=＋90.4 kJ·mol－1
③2CO(g)+O2 (g) =2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol－1
④2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(g) △H =－483.6 kJ·mol－1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为__________________。
（3）煤炭液化也有助于减少雾霾天气的发生，液化反应之一为：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)（正反应放热）；按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示，则正反应速率：v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为__________；实际生产条件控制在T 1°C、1×106Pa左右，选择此压强的理由是________。
（4）工业上生产新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一为：2CO(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)，相同温度下，在两个容器中进行上述反应，某时刻两容器中各气态物质的浓度(mol/L)及正逆反应速率之间的关系如下表所示：
容器 | c(CO) | c(H2) | c(CH3OCH3) | c(H2O) | v(正)与v(逆)大小比较 |
I | 1.0×10-2 | 1.0×10-2 | 1.0×10-4 | 1.0×10-4 | v(正)= v(逆) |
II | 2.0×10-2 | 1.0×10-2 | 1.0×10-4 | 2.0×10-4 | v(正)____v(逆)(填“>” |
填写表中空白处，并写出其推测过程___________。
（5）二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池，其工作原理如图所示，a、b均为惰性电极，a极的电极反应式为________________________；当消耗1molO2时，通过质子交换膜的质子数为_________NA；若电池工作时消耗1mol二甲醚所能产生的最大电能为1320kJ，则该燃料电池的工作效率为________(燃烧电池的工作效率是指电池所能产生的最大电能与燃料燃烧时所能释放的全部热能之比)。
【答案】 N2H4＋2H2O2=4H2O＋N2 S(g)＋O2(g)=SO2(g) △H=－574.0kJ·mol－1 v(d)<v(a)<v(b)<v(c) 压强为1×104kPa时，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失 < 由I可求得K=1，Q=2.0>K，反应逆向进行 CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋ 4 90.7%
【解析】（1）甲分子与肼分子具有相同的电子数，即18 e-，二者反应的生成物中有10e-分子，另一种生成物为极稳定的单质，综合以上信息，可以判断甲为H2O2，生成物为水和氮气，该反应的化学方程式为N2H4＋2H2O2=4H2O＋N2 。
（2）由题中已知的热化学方程式③-①可得S(g)＋O2(g)=SO2(g)， 所以△H= -566.0 kJ·mol－1 -8.0 kJ·mol－1=－574.0kJ·mol－1，则 S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为S(g)＋O2(g)=SO2(g) △H=－574.0kJ·mol－1。
（3）因为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)正反应是放热反应，所以CO的平衡转化率随温度升高而减小。由图可知，在相同压强下，不同温度的CO的平衡转化率从小到大的顺序为
T3< 
T2< 
T1，所以温度由高到低的顺序为T3>T2>T1。因为温度越高化学反应速率越快、压强越大化学反应速率越快，所以正反应速率v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为v(d)<v(a)<v(b)<v(c)；实际生产条件控制在T 1°C、1×106Pa左右，选择此压强的理由是压强为1×104kPa时，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。
（4）由容器I的数据可知，v(正)= v(逆)说明反应已达化学平衡状态，所以 K=
=1，在相同温度下，容器II中Qc=2.0>K，反应正在向逆反应方向进行，所以v(正) <v(逆)。
（5）由二甲醚燃料电池工作原理示意图可知，a、b分别为负极和正极，a极的电极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋；当消耗1molO2时，根据氧元素的化合价变化可以判断，通过质子交换膜的质子的物质的量为4mol，所以通过质子交换膜的质子数为4NA；若电池工作时消耗1mol二甲醚所能产生的最大电能为1320kJ，由二甲醚的燃烧热为1455kJ/mol可以计算出该燃料电池的工作效率为
90.7% 。
