题目内容

9．污染与环境保护已经成为现在我国最热门的一个课题，污染分为空气污染，水污染，土壤污染等．
（1）为了减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料．
已知：H2（g）+1/2O2（g）═H2O（g）△H1=-241.8kJ•mol-1
C（s）+1/2O2（g）═CO（g）△H2=-110.5kJ•mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1．
该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$．
②洗涤含SO2的烟气．以下物质可作洗涤剂的是ac（选填序号）．
a．Ca（OH）2      b．CaCl2c．Na2CO3       d．NaHSO3
（2）为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用（NH4）2CO3，反应为：（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+CO2（g）=2NH4HCO3（aq）△H3
为研究温度对（NH4）2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的（NH4）2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度．然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如图1，则：

①△H3＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在T4～T5这个温度区间，容器内CO2气体浓度变化趋势的原因是：T4～T5反应达平衡，正反应为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，CO2的吸收效率降低．
（3）催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染．
①催化反硝化法中，用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强．则反应离子方程式为：2 NO3-+5H2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2OH-+4H2O．
②电化学降解NO3-的原理如图2，电源正极为：A（选填填“A”或“B”），阴极反应式为：2NO3-+12 H++10e-=N2↑+6H2O．

分析 （1）①已知：I．H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H1=-241.8kJ•mol-1
Ⅱ．C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）△H2=-110.5kJ•mol-1
据盖斯定律：Ⅱ-Ⅰ可得：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）；
化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
②二氧化硫属于酸性氧化物，能与氢氧化钙反应，亚硫酸酸性比碳酸强，能与碳酸钠反应，不能与CaCl2和NaHSO3反应；
（2）①从c（CO2）的变化趋势可知，开始时减小是没达到平衡，拐点是平衡点，拐点后随温度的升高c（CO2）增大，说明平衡向逆向移动，正反应为放热反应；
②该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动；
（3）①催化反硝化法中，用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增，有氢氧根离子生成；
②由图可知，连接B极的Ag-Pt电极上NO3-还原生成了N2，Ag-Pt电极为阴极，则B为电源负极极，A为电源正极，阳极上是水发生生成氧气与氢离子，阴极上NO3-还原生成了N2，同时与通过质子交换膜的氢离子结合生成水．

解答 解：（1）①已知：Ⅰ．H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H1=-241.8kJ•mol-1
Ⅱ．C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）△H2=-110.5kJ•mol-1
根据盖斯定律：Ⅱ-①可得：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1
 C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）的平衡常数表达式则K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$，
故答案为：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1 ；$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；
②二氧化硫属于酸性氧化物，能与氢氧化钙反应，亚硫酸酸性比碳酸强，能与碳酸钠反应，不能与CaCl2和NaHSO3反应，故选：ac；
（2）①从c（CO2）的变化趋势可知，开始时减小是没达到平衡，拐点是平衡点，拐点后随温度的升高c（CO2）增大，说明平衡向逆向移动，正反应为放热反应，则△H＜0，故答案为：＜；
②T4～T5反应达平衡，正反应为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，CO2的吸收效率降低，c（CO2）增大，
故答案为：T4～T5反应达平衡，正反应为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，CO2的吸收效率降低；
（3）①NO3-还原为N2且溶液的碱性明显增强，说明H2反应后生成了OH-，反应离子方程式为：2NO3-+5H2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2OH-+4H2O，
故答案为：2 NO3-+5H2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2OH-+4H2O；
②由图可知，连接B极的Ag-Pt电极上NO3-还原生成了N2，Ag-Pt电极电极为阴极，则B为电源负极极，A为电源正极，阳极上是水发生生成氧气与氢离子，阴极上NO3-还原生成了N2，同时与通过质子交换膜的氢离子结合生成水，阴极电极反应式为：2NO3-+12 H++10e-=N2↑+6H2O，
故答案为：A；2NO3-+12 H++10e-=N2↑+6H2O．

点评 本题考查盖斯定律应用、平衡常数、化学平衡图象、电化学等，是对学生综合能力的考查，难度中等．

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7．在3个2L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：3H2（g）+N2（g）$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH3（g）．按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：
容器甲乙丙
反应物的投入量3molH2、2molN26molH2、4molN22molNH2
达到平衡的时间/min58
平衡时N2的浓度/mol．L-1c11.5
NH3的体积分数φ1φ2
混合气体的密度/g．L-1ρ1ρ2
下列说法不正确的是（　　）
A．容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v（H2）=0.3mol•L-1•min-1
B．2c1＜1.5
C．在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=$\frac{（2-2{c}_{1}）^{2}}{{c}_{1}•（3{c}_{1}-1.5）^{3}}$
D．2ρ1=ρ2
8．镍氢充电电池（Ni-MH，K0H作为电解液）已经开始用于汽油/电动混合动力汽车上，工作时该电池的总反应方程式如下：NiOOH+MH═Ni（OH）2+M（M表示储氢合金），下列叙述正确的是（　　）
A．工作时正、负极附近溶液的pH均不变
B．正极材料为MH，发生氧化反应
C．正极反应为：Ni00H+H20+e-=Ni（0H）2+0H-
D．工作时每转移1mol电子，负极有1mol NiOOH被还原
17．燃烧2g液态C2H5OH生成CO2气体和液态H2O，放出热量的值为Q，则液态C2H5OH燃烧的热化学方程式正确的是（　　）
A．C2H5OH（1）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（1）△H=-23Q  kJ•mol-1
B．C2H5OH（1）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（1）△H=-Q/23  kJ•mol-1
C．$\frac{1}{2}$C2H5OH（1）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO2（g）+$\frac{3}{2}$H2O（1）△H=-Q  kJ•mol-1
D．C2H5OH（1）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（1）△H=+23 Q  kJ•mol-1
4．由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点．为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发．燃料电池的燃料有氢气、甲醇、汽油等．
（1）二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料．已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：
2H2（g）+O2 （g）=2H2O （l）△H=-571.6kJ•mol-1                 ①
CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.0kJ•mol-1  ②
写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-131.4kJ•mol-1．
（2）有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇一空气燃料电池．这种稀土金属氧化物在高温下能传导O2-．
①电池正极发生的反应是O2+4e-=2O2-；
负极发生的反应是CH2OH+4O2--8e-=CO2+2H2O．
②在稀土金属氧化物的固体电解质中，O2-的移动方向是从正极流向负极．
③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者却要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车．主要原因是：燃料电池的能量转化率高．
14．2mol A与2molB．混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：2A（g）+3B（g）?2C（g）+zD（g）．若2s后，A的转化率为50%，测得v（D）=0.25mol•L-1•s-1，计算：（写出计算过程）
（1）C 的反应速率 
（ 2）B的转化率   
（3）z的数值   
（4）2s时C的体积分数（保留小数点后一位数字）
1．（1）在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应．各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0mol、D为6.5mol、F为2.0mol，设E为x mol．当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置．请填写以下空白：
A （g）+B （g）?2C （g）D（g）+2E（g）?2F（g）
①若x=4.5，则右侧反应在起始时向正反应 （填“正反应“或“逆反应“）方向进行．欲使起始反应维持向该方向进行，则x的最大取值应小于7.0．
②若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等？不相等    （填“相等“、“不相等“或“不能确定“）．其理由是：因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以物质的量也不同．
（2）830K时，在密闭容器中发生下列可逆反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0   试回答下列问题：
①若起始时c（CO）=2mol•L-1，c（H2O）=3mol•L-1，达到平衡时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K=1；
②在相同温度下，若起始时c（CO）=2mol•L-1，c（H2O）=2mol•L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5mol•L-1，则此时v（正）＞v（逆）（填“大于”“小于”或“等于”），达到平衡时CO的转化率为50%；
③若降低温度，该反应的K值将增大（填“增大”“减小”或“不变”，下同），该反应的化学反应速率将减小．
18．工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol某小组研究在同温度下反应过程中的能量变化．他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应．数据如下：
容器编号起始时各物质物质的量/mol达到平衡的时间/min达平衡时体系能量的变化/kJ
COH2OCO2H2
①1400t1放出热量：32.8 kJ
②2800t2放出热量：Q
（1）该反应过程中，反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量小于（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物分子化学键形成时所释放的总能量．
（2）容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%．
（3）计算容器②中反应的平衡常数K=1．
（4）下列叙述正确的是a（填字母序号）．
a．平衡时，两容器中H2的体积分数相等
b．容器②中反应达平衡状态时，Q＞65.6kJ
c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等
d．容器①中，平衡时反应的化学反应速率为：v（H2O）=$\frac{4}{V{t}_{1}}$mol/（L．min）
（5）已知：2H2（g）+O2（g）═2H2O （g）△H=-484kJ/mol，写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式：2CO（g）+O2（g）﹦2CO2（g）△H=-566 kJ/mol．
19．近年来北京市汽车拥有量呈较快增长趋势，汽车尾气已成为重要的空气污染物．
（1）一定量的NO发生分解的过程中，NO的转化率随时间变化的曲线如图所示．（已知：T1＜T2）
①反应2NO（g）?N2（g）+O2（g）为（填“吸热”或“放热）放热反应．
②一定温度下，能够说明反应2NO（g）
N2（g）+O2（g）已达到平衡的是（填序号）bc．
a．容器内的压强不发生变化
b．NO、N2、O2的浓度保持不变
c．NO分解的速率和NO生成的速率相等
d．单位时间内分解4mol NO，同时生成2mol N2
（2）①当发动机采用稀薄燃烧时，尾气中的主要污染物为NOx，可用CxHy（烃）催化还原NO2消除氮氧化物的污染．
已知：CH4（g）+4NO2（g）  4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ•mol-1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2
CH4（g）+2NO2（g） N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H3=-867kJ•mol-1
△H2=-1160kJ•mol-1．
②使用催化剂可以将汽车尾气的主要有害成分一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）转化为无毒气体，该反应的化学方程式为2NOx+2xCO═2xCO2+N2．

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