Question

【题目】Ⅰ.工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，回答下列问题：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H2O(g)CO2+H2。T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H2)=0.12mol·L－1。该温度下此反应的平衡常数K=_______（填计算结果）。

（2）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：

CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－574kJ·mol－1

CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－1160kJ·mol－1

则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：________________________________ 。

（3）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极在碱性条件下发生反应的电极反应式为____________________。

Ⅱ.甲醇是一种重要的有机化工原料，可用于制取甲醚。一定温度下，在三个体积为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）。

容器 编号	温度(℃)	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
I	387	0.20	0.080	0.080
II	387	0.40	a	b
III	207	0.20	0.090	0.090

(4) 容器I中的反应达到平衡时所需的时间_______(填“大于”“小于”或等于)容器II中的。

(5) a=_____

(6) 下列说法中能说明该反应达到平衡状态的是__________。（填字母)

A. 容器中压强不变 B. 混合气体中c(CH3OCH3) 不变

C. 混合气体的密度不变 D. 单位时间内生成1 mol CH3OCH3 同时消耗2molCH3OH

(7)已知下面两个反应(m、n均大于0)：

反应①：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　　 ΔH=－m kJ·mol-1

反应②：2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　 ΔH= －n kJ·mol-1　　

则下列m与n的关系中，正确的是__________（填字母)。

A. n﹥2m　　　 B. m﹥2 n　　 C. 2m﹥n 　　 D. m﹥3n

Answer 1

【答案】1CH4(g)+2NO2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) +N2(g)△H=－867kJ·mol－1大于0.160BDA

【解析】

（1）利用三段式计算:

CO + H2O（g） CO2 + H2，

初始浓度（mol/L）：0.2 0.3 0 0

变化浓度（mol/L）：0.12 0.12 0.12 0.12

平衡浓度（mol/L）：0.08 0.18 0.12 0.12

化学平衡常数K= = =1，故答案为：1；

（2）将已知条件中的两个热化学方程式分别标号为①和②，

①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）H=-574kJmol-1

②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）H=-1160kJmol-1

根据盖斯定律（①+②）× 得：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O （g）+N2（g）H = 867 kJmol-1。故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O （g）+N2（g）H = 867 kJmol-1

（3）在燃料电池中，燃料做负极，则通入氨气的电极是负极，在碱性条件下OH-参与电极反应，所以该电极发生反应的电极反应式为2NH36e-+6OH-=N2+6H2O，故答案为：2NH36e-+6OH-=N2+6H2O