Question

【题目】2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区．其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一．

（1）CO2是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径．目前，由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应是：
2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H＞0．
①写出该反应的平衡常数表达式 ．
②判断该反应在一定条件下，体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是 ．
A．容器中密度不变 B．单位时间内消耗2molCO2 ， 同时消耗1mol二甲醚
C．v（CO2）：v（H2）=1：3 D．容器内压强保持不变
（2）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO（g） 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△H0（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 ， 在图中画出c（CO2）在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线 ．
（3）已知：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣a kJmol﹣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）=0.4molL﹣1、c（H2）=0.4molL﹣1、c（CH3OH）=0.8molL﹣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 ．
（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．氨在燃烧实验中相关的反应有：
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）△H3 ③
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KOH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

【答案】
（1）；BD
（2）＜；
（3）＜；45%
（4）
（5）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
【解析】解：（1）①化学平衡常数K= ，所以答案是： ；②A．容器中气体质量不变、容器体积不变，所以容器中密度始终不变，则不能根据密度判断平衡状态，故错误； B．单位时间内消耗2molCO2 ， 同时消耗1mol二甲醚也同时生成1mol二甲醚，二甲醚正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；C．无论反应是否达到平衡状态都存在v（CO2）：v（H2）=1：3，所以不能据此判断平衡状态，故错误；D．反应前后气体物质的量之和减小，所以反应前后气体压强改变，当容器内压强保持不变时，该反应达到平衡状态，故正确；故选BD；
（2.）①根据先拐先平数值大知，T1＞T2，升高温度，二氧化碳浓度降低，说明正反应是放热反应，则焓变小于0，所以答案是：＜；②催化剂只改变反应速率不改变平衡移动，所以平衡时二氧化碳浓度不变，但反应到达平衡的时间缩短，其图象为 ，所以答案是： ；
（3.）①该反应的浓度商= =12.5＞K，平衡逆向移动，则正反应速率小于逆反应速率，所以答案是：＜；②根据表中数据知，20min时该反应达到平衡状态，恒温恒容条件下，反应前后气体物质的量之比等于其压强之比，反应后压强是反应前的0.70倍，则反应后气体物质的量=0.70×（1+2）mol=2.1mol，根据方程式知，参加反应的n（CO）为反应前后气体减少物质的量的一半，所以参加反应的n（CO）=（1+2﹣2.1）mol× =0.45mol，所以CO转化率= =45%，
所以答案是：45%；
（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 可得到反应①，则△H1= ，所以答案是：△H1= ；
（5.）燃料碱性电池中，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 所以答案是：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ．
【考点精析】关于本题考查的化学平衡常数的含义和化学平衡状态的判断，需要了解指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度不变的状态；状态判断：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体，且m+n≠x+y，压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能得出正确答案．