Question

Ⅰ.CO和H₂作为重要的燃料和化工原料，有着十分广泛的应用。

（1）已知：①C(s)+O₂(g)=CO₂(g)  △H₁=-393.5kJ/mol

②C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)  △H₂=+131.3kJ/mol

则反应CO(g)+H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g)+CO₂(g)  △H=____________kJ/mol。

（2）利用反应CO(g)+H₂(g)+O₂(g)═CO₂(g)+H₂O(g)设计而成的MCFS燃料电池，现以该燃料电池为电源，以石墨作电极进行电解，已知电解100mL1mol/L食盐水，反应装置以及现象如图所示。

一段时间后，测得左侧试管中气体体积为2.24L（标准状况），若电解前后溶液的体积变化忽略不计，而且电解后将溶液混合均匀，忽略氯气与氢氧化钠溶液反应，则此时溶液的pH为_________．

Ⅱ.CO和NO是汽车尾气的主要污染物。消除汽车尾气的反应式之一为：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)。请回答下列问题：

（3）一定温度下，在一体积为VL的密闭容器中充入一定量的NO和CO时，反应进行到t时刻时达到平衡状态，此时n(CO)=a mol、n(NO)=2a mol、n(N₂)=b mol，且N₂占平衡混合气体总价体积的。

①该反应的平衡常数K=_________（用只含a、V的式子表示）

②判断该反应达到平衡的标志是_________（填序号）

A．v（CO₂）_生成=v（CO）_消耗

B．混合气体的平均相对分子质量不再改变

C．混合气体的密度不再改变

D．NO、CO、N₂、CO₂的物质的量浓度均不再变化

（4）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol CO通入固定容积2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示，

①有害气体NO的转化率是_________，0～15min CO₂的平均反应速率v（CO₂）=________(保留小数点后三位)。

②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件是_________（填序号）

A．增加CO₂的量   B．加入催化剂   C．降低温度    D．扩大容积体积

Answer

（共14分）I.（1）-524.8（2分）（2）14（2分）

Ⅱ.（3）①（2分）②BD（2分）；

（4）①40%（2分）；0.027 mol/(L·min)（2分）；②C D（2分）。

【解析】

试题分析：I.（1）①-②，整理可得CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g) ∆H=-524.8kJ/mol；（2）以石墨作电极进行电解，已知电解100mL1mol/L食盐水，n(NaCl)=1mol/L×0.1L=0.1mol，电解的方程式是：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH，左侧产生气体的物质的量是n(气体)= 2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，电子转移的物质的量是n(e-)=0.1mol×2=0.2mol>n(NaCl)，说明NaCl电解完全后又电解了水，根据电解方程式可知n(NaOH)= 0.1mol=0.1mol，V=100mL=0.1L，所以c(NaOH)=0.1mol÷0.1L=1mol/L，故pH=14；Ⅱ.（3）①在恒温、恒容时，气体的物质的量的比等于体系的压强之比。一定温度下，在一体积为VL的密闭容器中充入一定量的NO和CO时，发生反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，反应进行到t时刻时达到平衡状态，此时n(CO)=a mol、n(NO)=2a mol、n(N2)=b mol，则根据方程式的系数关系可知n(CO2)=2n(N2)=2bmol，且N2占平衡混合气体总价体积的，4b=a+2a+b+2b，解得b=3a，由于容器的容积是VL，则该反应的平衡常数，将b=3a带入上述公式，可得K=；② A．任何时刻都存在v（CO2）生成=v（CO）消耗，表示反应正向进行，因此不能判断反应是否处于平衡状态，错误；B．由于该反应是反应前后气体物质的量改变的反应，反应前后气体的质量相等，所以若混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明气体的物质的量不变，反应处于平衡状态，正确；C．由于体系恒容。温度不变，气体的质量不变，所以任何时刻混合气体的密度不改变，故不能判断反应是否处于平衡状态，错误； D．由于体系的容积不变，所以NO、CO、N2、CO2的物质的量浓度均不再变化，说明任何组分气体的物质的量不变，反应处于平衡状态，正确；（4）一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol CO通入固定容积2L的密闭容器中，依据图象分析可知，平衡状态氮气物质的量为0.4mol，一氧化碳物质的量为1.6mol，则反应消耗NO的物质的量是0.8mol，反应开始时NO 物质的量是2.0mol ，则NO的转化率是(0.8mol÷2.0mol)×100％=40％；0～15min CO2的平均反应速率v(CO2)=(2.4-1.6)mol÷2L÷15min=0.027mol/(L·min)，根据反应方程式2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)可知v(CO)=V(CO2)= 0.027mol/(L·min)；② A．增加CO2的量，即增大生成物的浓度，化学平衡逆向移动，使c(CO)增大，错误； B．加入催化剂，化学平衡不发生移动，c(CO)不变，错误；C．降低温度，化学平衡向 放热的正反应方向移动，c(CO)减小，正确；D．扩大容积体积，物质的浓度减小，正确。故选项CD正确。

考点：考查热化学方程式的书写、电解原理的应用、化学平衡常数的计算、平衡状态的判断、化学平衡移动原理在化学平衡移动的影响的知识。