Question

9．化學(xué)與能源問(wèn)題和環(huán)境污染污染問(wèn)題密切相關(guān)．
Ⅰ．（1）汽車尾氣中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂氣體，其中NO₂能導(dǎo)致酸雨的形成也能導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的形成；目前采用的是汽車排氣裝置中安裝一個(gè)凈化器，可以有效的將尾氣中的有害氣體轉(zhuǎn)化．
（2）已知：CO（g）+NO₂（g）═NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ•mol^-1（a＞0）
2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ•mol^-1（b＞0）
則CO（g）把NO₂（g）還原為N₂（g）的熱化學(xué)方程式為4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-2a-b）KJ/mol．
Ⅱ．在容積為2L的密閉容器中，進(jìn)行如下反應(yīng)：
A（g）+2B（g）?3C（g）+D（g），在不同溫度下，D的物質(zhì)的量n（D）和時(shí)間t的關(guān)系如圖1．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）700℃時(shí)，0～5min內(nèi)，以C表示的平均反應(yīng)速率為0.135mol/（L．min）．
（2）能判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是AB．
A．容器中壓強(qiáng)不變     B．混合氣體中c（A）不變      C．2v_正（B）=v_逆（D）    D．c（A）=c（C）
（3）若最初加入1.2mol A和2.4mol B，利用圖中數(shù)據(jù)計(jì)算在800℃時(shí)的平衡常數(shù)K=2.025，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（4）800℃時(shí)，某時(shí)刻測(cè)得體系中物質(zhì)的量濃度如下：c（A）=0.60mol/L，c （B）=0.50mol/L，c（C）=1.00mol/L，c（D）=0.18mol/L，則此時(shí)該反應(yīng)向正方向移動(dòng)（填“向正方向進(jìn)行”、“向逆方向進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”）．
Ⅲ．  甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實(shí)驗(yàn)室用如圖2裝置模擬上述過(guò)程：
①寫出陽(yáng)極電極反應(yīng)式Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②寫出除去甲醇的離子方程式6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）二氧化氮是形成酸雨和形成光化學(xué)煙霧的主要?dú)怏w；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到CO（g）把NO₂（g）還原為N₂（g）的熱化學(xué)方程式；
Ⅱ、（1）先根據(jù)v=$\frac{△n}{V×△t}$計(jì)算v（D），再根據(jù)同一化學(xué)反應(yīng)中，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（B）；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它一些物理量不變，可由此進(jìn)行判斷；
（3）先計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再根據(jù)K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）{c}^{2}（B）}$計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)D物質(zhì)的量的變化確定反應(yīng)熱；
（4）根據(jù)濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)的相對(duì)大小判斷，如果濃度商大于化學(xué)平衡常數(shù)，則反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，如果濃度商小于化學(xué)平衡常數(shù)，則反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
Ⅲ、①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

解答 解：Ⅰ、（1）汽車尾氣中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂氣體，其中NO₂能導(dǎo)致酸雨的形成也能導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的形成，
故答案為：NO₂；
（2）①CO（g）+NO₂（g）═NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ•mol^-1（a＞0）
②2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ•mol^-1（b＞0）
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×2+②得到CO（g）把NO₂（g）還原為N₂（g）的熱化學(xué)方程式為：4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-2a-b）KJ/mol，
故答案為：4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-2a-b）KJ/mol；
Ⅱ、（1）v（D）=$\frac{\frac{0.45mol}{2L}}{5min}$=0.045mol/（L．min），反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，A（g）+2B（g）?3C（g）+D（g），該反應(yīng)中v（C）=3v（D）=0.135mol/（L．min），
故答案為：0.135mol/（L．min）；
（2）A．該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，容器中壓強(qiáng)不變，所以能作為判斷化學(xué)平衡的依據(jù)，故A正確；
B．反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，混合氣體中c（A）不變，說(shuō)明到達(dá)平衡，故B正確；
C．當(dāng)2v_正（B）=v_逆（D）時(shí)，即v_正（B）：v_逆（D）=1：2≠2：1，該反應(yīng)不處于平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．當(dāng)c（A）=c（C）時(shí)，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AB；
（3）A（g）+2B（g）?3C（g）+D（g），反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，c（D）=0.6mol/L，c（C）=3c（D）=1.8mol/L，c（A）=$\frac{1.2mol-0.6mol/L}{2L}$=0.3mol/L，c（B）=$\frac{2.4mol-0.6mol×2}{2L}$=0.6mol/L，
K=$\frac{1．{8}^{3}×0.6}{0.3×0．{6}^{2}}$=2.025，
升高溫度，D的含量增大，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
故答案為：2.025；吸熱；
（4）800℃時(shí)，某時(shí)刻測(cè)得體系中物質(zhì)的量濃度如下：c（A）=0.60mol/L，c （B）=0.50mol/L，c（C）=1.00mol/L，c（D）=0.18mol/L
Qc=$\frac{{1}^{3}×0.18}{0.6×0．{5}^{2}}$=1.2＜2.05，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
故答案為：向正方向移動(dòng)；Ⅲ、①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-=Co³⁺；
故答案為：Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫離子方程式為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
故答案為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用、電解池原理分析和電極反應(yīng)書寫方法，化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及判斷、化學(xué)平衡圖象等知識(shí)、題目難度較大，注意認(rèn)真分析．