题目内容
7．
汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，其污染问题也成为当今社会急需解决的问题．Ⅰ．对汽车加装尾气净化装置，可使CO、NOx有毒气体相互反应转化为无毒气体．2xCO+2NOx═2xCO2+N2．当转移电子物质的量为0.8x mol时，该反应生成4.48LLN2（标准状况下）．
Ⅱ．一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料．可以还原金属氧化物，可以用来合成很多有机物如甲醇（CH3OH）、二甲醚（CH3OCH3）等，还可以作燃料．
（1）在压强为0.1MPa条件下，将amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0；
①该反应的平衡常数表达式为$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$．
②若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是BD．
A．升高温度 B．将CH3OH（g）从体系中分离 C．充入He，使体系总压强增大 D．再充入1molCO和3molH2
（2）已知：①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=-90.7kJ•mol-1
②2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ•mol-1
则3CO（g）+3H2（g）═CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.1KJ•mol-1．
（3）CO-空气燃料电池中使用的电解质是掺杂Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-．该电池负极的电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2．
（4）甲醇也是新能源电池的燃料，但它对水质会造成一定的污染．有一种电化学法可消除这种污染．其原理是：2滴甲醇，1mL1.0mol•L-1硫酸，4mL0.1mol•L-1硫酸钴（CoSO4）混合溶液，插上两根惰性电极，通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化．实验室用如图装置模拟上述过程：
①检验电解时产生的CO2气体，井穴板穴孔内应盛放澄清石灰水溶液．
②写出净化甲醇的离子方程式6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+．
分析 Ⅰ、依据化学方程式中元素化合价变化计算电子转移总数，每生成1molN2电子转移0.4xmol电子计算；
Ⅱ、（1）①依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式；
②增加甲醇产率需要平衡正向进行，依据平衡移动原理结合反应特征是气体体积减小的放热反应分析选项判断；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（3）CO-空气燃料电池中，燃料一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，依据传导离子配平电荷守恒；
（4）①检验二氧化碳应用澄清石灰水检验；
②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被还原生成Co2+．
解答 解：I、2xCO+2NOx═2xCO2+N2，反应中生成1molN2电子转移2xmol电子，当转移电子物质的量为0.8x mol时，反应生成氮气0.2mol，
标准状况下气体体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L；
故答案为：4.48L；
II、（1）①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0，反应的平衡常数K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$；
故答案为：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$；
②反应是气体体积减小的放热反应，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率：
A．升高温度，平衡逆向进行，甲醇产率减小，故A错误；
B．将CH3OH（g）从体系中分离，平衡正向进行，甲醇产率增大，故B正确；
C．充入He，使体系总压强增大，分压不变，平衡不动，故C错误；
D．再充入1mol CO和3mol H2 ，反应物浓度增大，平衡正向进行，甲醇产率增大，故D正确；
故答案为：BD；
（2）①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=-90.7kJ•mol-1
②2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ•mol-1
依据盖斯定律计算①×2+②+③得到：3CO（g）+3H2（g）═CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.1KJ•mol-1；
故答案为：-246.1KJ•mol-1；
（3）CO-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-，燃料一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，用传导离子O2-，配平书写该电池负极的电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2；
故答案为：CO-2e-+O2-=CO2；
（4）①检验电解时产生的CO2气体，用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，井穴板穴孔内应盛放澄清石灰水；
故答案为：澄清石灰水；
②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被还原生成Co2+，溶液呈酸性，则生成物中含有氢离子，所以该反应离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+；
故答案为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6 Co2++6H+．
点评 本题考查了化学平衡常数概念、氧化还原反应电子转移的分析应用，原电池原理、盖斯定律等知识点，根据盖斯定律书写热化学方程式，根据得失电子书写电极反应式，注意电极反应式要结合传导离子配平书写，难度不大．
药品物理常数
| 苯甲醛 | 乙酸酐 | 肉桂酸 | 乙酸 | |
| 溶解度（25℃，g/100g水） | 0.3 | 遇热水水解 | 0.04 | 互溶 |
| 沸点（℃） | 179.6 | 138.6 | 300 | 118 |
| 相对分子质量 | 106 | 102 | 148 | 60 |
I．合成：反应装置如图2所示．向三颈烧瓶中先后加入研细的无水醋酸钠、4.8g苯甲醛和5.6g乙酸酐，振荡使之混合均匀．在150～170℃加热l小时，保持微沸状态．
（1）空气冷凝管的作用是使反应物冷凝回流．
（2）为了使温度便于控制，且受热均匀，该装置应采用的加热方法是空气浴（或油浴）．加热回流要控制反应呈微沸状态，如果剧烈沸腾，会导致肉桂酸产率降低，可能的原因是乙酸酐蒸出，反应物减少，平衡左移．
（3）不能用醋酸钠晶体（CH3COONa•3H2O）的原因是乙酸酐遇热水水解．
Ⅱ．粗品精制：将上述反应后得到的混合物趁热倒入圆底烧瓶中，进行下列操作：
[反应混合物]$→_{硫酸钠溶液}^{加入饱和}$ $→_{苯甲醛}^{蒸馏除去}$ $\stackrel{盐酸酸化}{→}$ $\stackrel{操作1}{→}$ $→_{干燥}^{过滤、洗涤}$[肉桂酸品体】
（4）加饱和Na2CO3溶液除了转化醋酸，还有一个目的是将肉桂酸转化为肉桂酸钠，溶解于水．
（5）操作I是冷却结晶；
（6）设计实验方案检验产品中是否含有苯甲醛取样，加入银氨溶液共热，若有银镜出现，说明含有苯甲醛，或加入用新制氢氧化铜悬浊液，若出现砖红色沉淀，说明含有苯甲醛．
（7）若最后得到纯净的肉桂酸5.0g．则该反应中的产率是75%（保留两位有效数字）．
| 时间（s） | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| c（NO）（mol/L） | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
| c（CO）（mol/L） | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H＜0（填写“＞”、“＜”、“=”）．
（2）前2s内的平均反应速率v（N2）=1.88×10-4mol•L-1•s-1．
（3）在该温度下，反应的平衡常数K=5000．
（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是C、D．
A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积
（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中．
| 实验 编号 | T（℃） | NO初始浓度 （mol/L） | CO初始浓度 （mol/L） | 催化剂的比表面积（m2/g） |
| Ⅰ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
| Ⅱ | 124 | |||
| Ⅲ | 350 | 124 |
．
| A． | K+、Na+、SO42-、Mn2+ | B． | Cl-、S2-、Fe2+、H+ | ||
| C． | Na+、Ba2+、Br-、CO32- | D． | Na+、H+、NO3-、HCO3- |
①
②
下列说法不正确的是（ ）
| A． | H2O2可用作漂白剂、消毒剂，也可作为火箭燃料 | |
| B． | H2O2可使湿润的KI淀粉试纸变蓝 | |
| C． | 蒽醌氧化法生产H2O2的实际结果是H2和O2生成H2O2 | |
| D． | H2O2化学性质稳定，便于储存和运输 |