Question

Ⅰ.工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，回答下列问题：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O(g)CO₂+H₂。T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=_______（填计算结果）。

（2）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：

CH₄(g)+4NO₂(g)＝4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)  ΔH=－574kJ·mol^－1

CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)   ΔH=－1160kJ·mol^－1

则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：                                。

（3）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极在碱性条件下发生反应的电极反应式为                    。

Ⅱ.甲醇是一种重要的有机化工原料，可用于制取甲醚。一定温度下，在三个体积为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+ H₂O（g）。

容器 编号	温度(℃)	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
I	387	0.20	0.080	0.080
II	387	0.40	a	b
III	207	0.20	0.090	0.090

（4） 容器I中的反应达到平衡时所需的时间_______(填“大于”“小于”或等于)容器II中的。

（5） a=       

（6） 下列说法中能说明该反应达到平衡状态的是          。（填字母)

A．容器中压强不变     

B．混合气体中c(CH₃OCH₃) 不变

C．混合气体的密度不变 

D．单位时间内生成1 mol CH₃OCH₃ 同时消耗2molCH₃OH

（7）已知下面两个反应(m、n均大于0)：

反应①：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)   ΔH=－m kJ·mol^-1

反应②：2CO(g)+4H₂(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  ΔH= －n kJ·mol^-1

则下列m与n的关系中，正确的是          （填字母)。

A．n﹥2m      B．m﹥2 n      C．2m﹥n    D．m﹥3n

Answer

（1） 1（2分）；（2） CH4(g)+2NO2(g)＝CO2(g)+2H2O(g) +N2(g) △H=－867kJ·mol－1 （2分）

（3） 2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O分） （4） 大于(2分) （5）0.160 (2分)

（6）BD (2分) （7）A (2分)

【解析】

试题分析：（1） CO+H2O（g）CO2+H2

初始浓度（mol/L） 0.2 0.3 0 0

转化浓度（mol/L） 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡浓度（mol/L） 0.08 0.18 0.12 0.12

化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则。

（2）已知①CH4（g）+4NO2（g）＝4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H＝－574kJ/mol

②CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g） △H＝－1160kJ/mol

则根据盖斯定律可知（①+②）÷2即得到反应CH4（g）+2NO2（g）＝N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）的△H＝－867kJ/mol。

（3）在燃料电池中，燃料做负极，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O。

（4）温度相同，浓度越大，反应速率越大，达到平衡时所需的时间越少，Ⅰ、Ⅱ反应温度相同，Ⅰ的浓度低，需要的时间长；

（5）反应Ⅰ、Ⅱ温度相同，反应2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）是反应前后气体体积不变的反应，Ⅰ、Ⅱ属于等效平衡，Ⅱ的生成物量为Ⅰ的0.40÷0.20＝2倍，故a＝0.08×2＝0.16；

（6）A、反应前后气体体积不变，压强始终相等，所以压强不变不能说明反应达到平衡状态，A错误；B、平衡后各组分浓度保持不变，c(CH3OCH3)不变，说明各组分浓度都不再变化，反应达到平衡状态，B正确；C、容器体积不变，据质量守恒定律，反应前后气体质量不变，所以密度始终不变，所以密度不变不能说明反应达到平衡状态，C错误；D、单位时间内生成CH3OH与CH3OCH3的分子个数之比为2：1，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D正确；答案选BD；

（7）由反应①：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=－m kJ·mol-1

反应②：2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH= －n kJ·mol-1

根据盖斯定律可知②-2①得2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+ H2O（g）△H=-（n-2m） kJ/mol,，由（5）知△H=-（n-2m） kJ/mol＜0，故n＞2m，答案选A。

考点：考查平衡常数计算、盖斯定律应用、电极反应式、化学平衡的移动以及平衡状态的判断、反应热大小判断等问题