Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，近年來(lái)，綠色發(fā)展、生態(tài)保護(hù)成為中國(guó)展示給世界的一張新“名片”。

(I)汽車(chē)尾氣是造成大氣污染的重要原因之一，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)已知：

若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為，則此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______。

(2)在一定條件下可發(fā)生分解：，一定溫度下，在恒容密閉容器中充入一定量進(jìn)行該反應(yīng)，能判斷反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_____(填字母)。

a. 和的濃度比保持不變 b.容器中壓強(qiáng)不再變化

c. d. 氣體的密度保持不變

(Ⅱ)甲醇、乙醇來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、運(yùn)輸貯存方便，都是重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景，可以用多種方法合成。 CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)

(3)將和按物質(zhì)的量之比1：3充入體積為2.0L的恒容密閉容器中反應(yīng)生成，如圖1表示壓強(qiáng)為0.1 MPa和5.0 MPa下轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系。

①a、b兩點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率分別用，表示，則_____(填“大于”、“小于”或“等于”)

②列出a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ____________________。

(4)在1.0 L恒容密閉容器中投入1 mol 和2.75 mol 發(fā)生反應(yīng)：CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度及壓強(qiáng)下，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量變化如圖2所示，下列說(shuō)法正確的是________。

A.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

B.壓強(qiáng)大小關(guān)系為P1＜P2＜P3

C.M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K的值約為

D.在及512 K時(shí)，圖中N點(diǎn)

(5)催化加氫合成乙醇的反應(yīng)為：2CO2(g) + 6H2(g) C2H5OH(g) + 3H2O(g) ；m代表起始時(shí)的投料比，即。

① 圖3中投料比相同，溫度，則該反應(yīng)的焓變_______0(填)。

② m=3時(shí)，恒壓條件下各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖4所示，則曲線(xiàn)b代表的物質(zhì)為_________(填化學(xué)式)。

(6)以甲醇為主要原料，電化學(xué)合成碳酸二甲酯的工作原理如圖5所示。離子交換膜a為 ______(填“陽(yáng)膜”、“陰膜”)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_______________________________________

Answer 1

【答案】 b 大于 AC ＜ CO2 陽(yáng)膜

【解析】

根據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)的ΔH，根據(jù)判斷條件是否為“變量”判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素比較化學(xué)反應(yīng)速率大小，結(jié)合圖像列三段式進(jìn)行平衡常數(shù)的計(jì)算，根據(jù)電解池原理進(jìn)行解答。

Ⅰ.(1)某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為，發(fā)生反應(yīng)為

根據(jù)蓋斯定律，②×2-③-①得出：；

(2)a．NO2和O2的濃度比始終都不變，不能確定反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；

b．該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)為變量，容器中壓強(qiáng)不再變化，說(shuō)明各組分的濃度不再變化，反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，b正確；

c．應(yīng)為v正(NO2)=2v逆(N2O5)才表明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，c錯(cuò)誤；

d．該反應(yīng)前后都是氣體，氣體總質(zhì)量、氣體體積為定值，則密度為定值，不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)，d錯(cuò)誤；

答案選b；

Ⅱ.(3)a、b兩點(diǎn)溫度相同，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故壓強(qiáng)曲線(xiàn)A大于曲線(xiàn)B，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快，故反應(yīng)速率Va大于Vb；

(4)A．由圖可知，隨著溫度升高，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量在減小，所以升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；

B．由圖可知，作一條等溫線(xiàn)，因?yàn)樵摲磻?yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量也越大，所以P1＜P2＜P3，故B錯(cuò)誤；

C．由圖可知，M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的甲醇產(chǎn)量為0.25mol，則

所以K==1.04×102；故C正確；

D．由圖可知，在p2及512K時(shí)，N點(diǎn)甲醇的物質(zhì)的量還小于平衡時(shí)的量，所以應(yīng)該正向移動(dòng)，則v(正)＞v(逆)，故D錯(cuò)誤；

答案選AC；

(5)①由圖3可知，相同壓強(qiáng)下，溫度越高氫氣轉(zhuǎn)化率越小，說(shuō)明升高溫度反應(yīng)向逆向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，△H＜0；

②溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行，所以產(chǎn)物的物質(zhì)的量是逐漸減少的，反應(yīng)物的物質(zhì)的量增大，由圖可知，根據(jù)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)關(guān)系，曲線(xiàn)a代表的物質(zhì)為H2，b表示CO2，c為H2O，d為C2H5OH；

(6)由圖分析可知氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，與氫離子結(jié)合生成水，該電極為陰極，則氫離子要透過(guò)交換膜a在陰極與氧氣結(jié)合，則交換膜a為陽(yáng)離子交換膜；陽(yáng)極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2CH3OH+CO-2e=(CH3O)2CO+2H+。