Question

【题目】汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：

（1）已知：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=﹣746.5kJ/mol

2C(s)+O2(g)2CO(g) △H=﹣221 kJ/mol

C(s)+O2(g)CO2(g) △H=﹣393.5 kJ/mol

则N2(g)+O2(g)═2NO(g) △H=____________ kJ/mol

（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/10-4mol/L	10.0	4.50	C1	1.50	1.00	1.00
c（CO）/10-3mol/L	3.60	3.05	C2	2.75	2.70	2.70

则C2较合理的数值为_________（填字母标号）

A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.85

（3）将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)+CO2(g) CO2(g)+H2(g)得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO	H2
i	650	2	4	2.4	1.6	5
ii	900	1	2	1.6	0.4	3
iii	900	a	b	C	d	1

若a=2，b=1，则c=____，三组实验对应平衡常数的关系K(i)_____ K(ii) _____ K(iii)（填“＞”、“＜”或“=”）。

（4）控制反应条件，CO和H2可以用来合成甲醇和二甲醚，其中合成二甲醚的化学方程式为：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示：

①合成二甲醚的最佳氢碳比为__________。

②甲醇使用不当会导致污染，可用电解法消除这种污染。其原理是电解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液，将Co2+氧化为Co3+，Co3+再将CH3OH氧化成CO2，Co3+氧化CH3OH的离子方程式为________________。

Answer 1

【答案】 +180.5 D 0.6 > = 1.0 6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+

【解析】（1）已知：①2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=﹣746.5kJ/mol

②2C(s)+O2(g)2CO(g) △H=﹣221 kJ/mol

③C(s)+O2(g)CO2(g) △H=﹣393.5 kJ/mol

则依据盖斯定律，③×2-②-①得到：N2(g)+O2(g)＝2NO(g)的△H=+180.5kJ/mol。

（2）由表中数据可知4s时反应到达平衡，1～3s内CO浓度变化量为3.05×10-3 mol/L-2.75×10-3 mol/L=3×10-4 mol/L，该2s内平均每秒内变化量为1.5×10-4 mol/L，随反应进行，反应速率减小，该2s中前1s内CO浓度变化量应大于1.5×10-4 mol/L，则2s时CO的浓度小于3.05×10-3 mol/L-1.5×10-4 mol/L=2.9×10-3 mol/L，故2s时CO的浓度应介于2.75×10-3 mol/L～2.9×10-3 mol/L之间，选项中只有2.85×10-3 mol/L符合，答案选D。

（3） H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始浓度（mol/L） 0.5 1 0 0

转化浓度（mol/L） 0.2 0.2 0.2 0.2

平衡浓度（mol/L） 0.3 0.8 0.2 0.2

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始浓度（mol/L） 1 0.5 0 0

转化浓度（mol/L）0.5-c/2 0.5-c/2 d/2 d/2

平衡浓度（mol/L）0.5+c/2 c/2 d/2 d/2/span>

所以0.5－c/2＝d/2，则d＝1－c，由平衡常数相等可知： ，解得c＝0.6；650℃时根据方程式可知

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始浓度（mol/L） 1 2 0 0

转化浓度（mol/L） 0.8 0.8 0.8 0.8

平衡浓度（mol/L） 0.2 1.2 0.8 0.8

平衡常数为＞，又因为平衡常数只与温度有关系，则三组实验对应平衡常数的关系K(i)＞K(ii)＝K(iii)。

（4）①根据图像可知氢碳比为1时合成二甲醚的转化率最高，则合成二甲醚的最佳氢碳比为1。②根据电子得失守恒、原子守恒以及电荷守恒可知Co3+氧化CH3OH的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6Co2++6H+。