Question

（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO （g）

催化剂  .

2CO₂ （g）+N₂ （g）．在密闭容器中发生该反应时，c（CO₂）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示．据此判断：

①该反应的△H

 

0（选填“＞”、“＜”）．
②当固体催化剂的质量一定时，增大其表 面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在图1中画出c（CO₂）在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线．
（2）已知：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-a kJ?mol-1．
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：

温度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c（CO）=0.4mol?L^-1、c（H₂）=0.4mol?L^-1、c（CH₃OH）=0.8mol?L^-1，则此时v_正

 

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②某温度下，在体积固定的2L的密闭容器中将1mol CO和2mol H₂混合，测得不同时刻的反应前后压强关系如下：

时间（min）	5	10	15	20	25	30
压强比（P后/P前）	0.98	0.90	0.80	0.70	0.70	0.70

达到平衡时CO的转化率为

 

．
（3）氨有着广泛的用途，如可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产．用0.10mol?L^-1盐酸分别滴定20.00mL0.10mol?L^-1的NaOH溶液和20.00mL0.10mol?L^-1氨水所得的滴定图2曲线如下：
请指出盐酸滴定氨水的曲线为

 

（填A、B），请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序

 

．
（4）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视．它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势．氨在燃烧实验验中相关的反应有：
4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H₁①
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₂ ②
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₃③
请写出上述三个反应中△H₁、△H₂、△H₃三者之间关系的表达式，△H₁=

 

．
（5）美国Simons等科学家发明了使NH₃直接用于燃料电池的方法，其装置为用铂作为电极，加入电解质溶液中，其电池反应为 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．写出该燃料电池的正极反应式

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,原电池和电解池的工作原理,反应热的大小比较,酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算

专题：

分析：（1）①根据到达平衡的时间判断温度高低，根据平衡时二氧化碳的浓度判断温度对平衡的影响，进而判断△H；
②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S₁＞S₂，S₂条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T₁到达平衡时相同；
（2）①依据计算浓度商和该温度下的平衡常数比较分析判断反应进行方向；
②转化率=

消耗量

起始量

×100%；
（3）0.10mol?L^-1的NaOH溶液的pH=13，由图象可知，A为盐酸滴定氢氧化钠的曲线，则B为盐酸滴定氨水的曲线，曲线a点溶液为氯化铵和氨水的混合溶液，溶液显碱性，
c（OH^-）＞c（H⁺），再由电荷守恒来分析离子浓度的关系；
（4）利用已知的反应及盖斯定律来分析三个反应中△H₁、△H₂、△H₃三者之间关系；
（5）在保证电子守恒的前提下，利用总反应减去正极反应式可得负极反应式．

解答： 解：（1）①由图1可知，温度T₁先到达平衡，故温度T₁＞T₂，温度越高平衡时，二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S₁＞S₂，S₂条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T₁到达平衡时相同，故c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：；
故答案为：；
（2）①250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c（CO）=0.4mol?L^-1、c（H₂）=0.4mol?L^-1、c（CH₃OH）=0.8mol?L^-1，浓度商Q=

0.8mol/L

0.4mol/L×(0.4mol/L)2

=12.5＞K=2.041，说明反应逆向进行v_正＜v_逆，
故答案为：＜；
②平衡状态压强比（P_后/P_前）=0.70，则反应后气体的物质的量=3mol×0.70=2.10mol，气体减少的物质的量=3mol-2.1mol=0.9mol，根据气体减少的物质的量与氢气之间的关系式知参加反应的CO的物质的量

0.9mol

2

=0.45mol，则CO的转化率=

0.45mol

1mol

×100%=45%，
故答案为：45%；
（3）由0.10mol?L^-1的NaOH溶液的pH=13，由图象可知，A为盐酸滴定氢氧化钠的曲线，则B为盐酸滴定氨水的曲线，在曲线a点pH＞7可知，溶液显碱性，c（OH^-）＞c（H⁺），再根据电荷守恒可知，c（Cl^-）+c（OH^-）=c（NH₄⁺）+c（H⁺），则c（NH₄⁺）＞c（Cl^-），电离产生氢氧根离子，则c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：B；c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；  
（4）由反应4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H₁ ①
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₂ ②
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₃③
则反应

②×3+③×2

5

可得到反应①，则△H₁=

3△H2+2△H3

5

，
故答案为：

3△H2+2△H3

5

；
（5）由总反应4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，负极反应为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，由电子守恒，则总反应除以2减去负极反应即可得正极反应式，即O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

点评：本题考查化学平衡图象、化学反应速率、影响化学平衡的因素、平衡常数计算等，题目综合性较大，较难，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．