题目内容
【题目】处理、回收利用CO是环境科学家研究的热点课题。回答下列问题:
Ⅰ.处理大气污染物
CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应原理为:
有人提出上述反应可以用“Fe+”作催化剂。
其总反应分两步进行:（1）第一步:
;第二步:____ (写反应方程式)。
（2）第二步反应不影响总反应达到平衡所用时间,由此推知,第二步反应速率____ 第一步反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
Ⅱ.合成天然气(SNG)涉及的主要反应原理如下:
CO甲烷化: 
水煤气变换: 
（3）反应
的△H= ___kJ/mol。
（4）在一恒容容器中,按照nmolCO和3nmolH2投料发生CO甲烷化反应,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,下列说法正确的是_____(填标号)。
a.温度:T1<T2<T3
b.正反应速率:v(e)>v(c)>v(b)
c.平衡常数:K(a)<K(d)<K(c)
d.平均摩尔质量:M(a)>M(b)=M(e)
（5）在恒压管道反应器中,按n(H2)︰n(CO)=3︰1通入原料气发生CO甲烷化反应,400℃、P总为100kPa时反应体系平衡组成如下表所示。
组分 | H2 | CO | CH4 | H2O | CO2 |
体积分数 | 8.50 | 1.50 | 45.0 | 44.0 | 1.00 |
则该条件下CO的总转化率α= ___。 (保留一位小数)
（6）将制备的CH4用来组成下图所示燃料电池电解制备N2O5
①阳极的电极反应为_____。
②理论上制备1molN2O5，石墨2电极消耗气体的体积为_____L(标准状况)。
【答案】FeO++CO=Fe++CO2 大于 -165 ad 
N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+ 16.8
【解析】
（1）根据催化剂定义可知第二步反应中，中间产物（FeO+）氧化CO生成CO2本身被还原成Fe+；
（2）第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率；
（3）根据盖斯定律进行分析计算；
（4）a．该反应为放热反应，相同压强下温度越高CO的平衡转化率越小；
b．温度越高反应速率越快；相同温度下压强越大，反应速率越快；
c．该反应正反应为放热反应，温度越高平衡常数越小；
d．气体的质量不变，所以平衡正向移动气体物质的量减小，平均摩尔质量增大，即CO的转化率越大；
（5）设n（H2）=3mol、n（CO）=1mol，恒压恒温条件下气体的体积分数之比等于物质的量分数之比，设平衡时混合气体总物质的量为xmol，根据C原子守恒得（45.0%+1.00%+1.5%）×xmol=1mol，解得x，从而计算出CO的转化率。
（6）①图中左侧装置为燃料电池，通入CH4的一极为原电池的负极，发生氧化反应，通入氧气气体一极为原电池的正极，发生还原反应；则右侧装置中Pt2电极为阴极，Pt1电极为阳极极；阳极N2O4被氧化成N2O5；
②根据阳极反应方程式可知，制备1mol N2O5，转移电子1mol，石墨2电极反应为O2+4e-+2CO2=2CO32-，转移1mol电子需要消耗0.25mol氧气和0.5mol二氧化碳，据此计算出消耗气体标况下体积。
（1）根据催化剂定义可知第二步反应中，中间产物（FeO+）氧化CO生成CO2本身被还原成Fe+，方程式为：FeO++CO=Fe++CO2；
（2）第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率，第二步反应速率大于第一步反应速率；
（3）由①CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H1=-206.2kJmol-1
②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H2=-41.2kJmol-1
结合盖斯定律可知，①-②得到CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）△H=-206.2kJmol-1-（-41.2kJmol-1）=-165kJ/mol；
（4）a．该反应为放热反应，相同压强下温度越高CO的平衡转化率越小，所以温度温度:T1<T2<T3，故a正确；
b．温度越高反应速率越快，所以v(c)>v(b)，相同温度下压强越大，反应速率越快，所以v(e)<v(c)，故b错误；
c．该反应正反应为放热反应，温度越高平衡常数越小，所以K(a)>K(d)>K(c)，故c错误；
d．气体的质量不变，所以平衡正向移动气体物质的量减小，平均摩尔质量增大，即CO的转化率越大，平均摩尔质量越大，所以:M(a)>M(b)=M(e)，故d正确；
综上所述选ad；
（5）设n（H2）=3mol、n（CO）=1mol，恒压恒温条件下气体的体积分数之比等于物质的量分数之比，设平衡时混合气体总物质的量为xmol，根据C原子守恒得（45.0%+1.00%+1.5%）×xmol=1mol，解得x=
mol，则CO的转化为
；
（6）①图中左侧装置为燃料电池，通入CH4的一极为原电池的负极，发生氧化反应，通入氧气气体一极为原电池的正极，发生还原反应；则右侧装置中Pt2电极为阴极，Pt1电极为阳极极；阳极N2O4被氧化成N2O5，电极方程式为：N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+；
②根据阳极反应方程式可知，制备1mol N2O5，转移电子1mol，石墨2电极反应为O2+4e-+2CO2=2CO32-，转移1mol电子需要消耗0.25mol氧气和0.5mol二氧化碳，消耗气体标况下体积为0.75mol×22.4L/mol=16.8L。
【题目】下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是（ ）
① | ② | ③ |
|
|
|
A.由①中的红棕色气体，可推知反应还有氧气产生
B.红棕色气体表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C.由③可说明浓硝酸具有挥发性和强氧化性
D.③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
【题目】部分等电子体类型、代表物质及对应的空间构型如表所示：
等电子类型 | 代表物质 | 空间构型 |
四原子24电子等电子体 | SO3 | 平面三角形 |
四原子26电子等电子体 | SO32- | 三角锥形 |
五原子32电子等电子体 | CCl4 | 四面体形 |
六原子40电子等电子体 | PCl5 | 三角双锥形 |
七原子48电子等电子体 | SF6 | 八面体形 |
请回答下列问题。
(1)请写出下列离子的空间构型：
____________________，
____________________，
____________________。
(2)由第2周期元素原子构成，与F2互为等电子体的离子是__________。
(3)
的空间构型如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示出
分子中O、S、F原子的空间位置。已知分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。__________。
