Question

（2011?南開區(qū)一模）能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、資源利用等是當(dāng)今社會(huì)的熱門話題．請(qǐng)根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題：
（1）汽車上安裝催化轉(zhuǎn)化器，可使汽車尾氣中的主要污染物（CO、NO_x、碳?xì)浠�合物）進(jìn)行相互反應(yīng)，生成無(wú)毒物質(zhì)，減少汽車尾氣污染．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1；
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol^-1；
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
則尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）的△H=

-746.5kJ?mol^-1

．
（2）汽車尾氣分析儀對(duì)CO的含量分析是以燃料電池為工作原理，其裝置如下圖所示，該電池中電解質(zhì)為氧化釔-氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質(zhì)中自由移動(dòng)．
下列說(shuō)法中正確的是

ABD

（填字母序號(hào)）．
A．負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO+O^2--2e^-=CO₂
B．工作時(shí)電子由電極a通過(guò)傳感器流向電極b
C．工作時(shí)電極b作正極，O^2-由電極a通過(guò)固體介質(zhì)向電極b遷移
D．傳感器中通過(guò)的電流越大，尾氣中CO的含量越高
（3）某硝酸廠利用甲醇處理廢水．在一定條件下，向廢水中加入CH₃OH，將HNO₃還原成N₂．若該反應(yīng)消耗32g CH₃OH轉(zhuǎn)移6mol電子，則參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比為

5：6

．
（4）煤的間接液化是先轉(zhuǎn)化為CO和H₂，再在催化劑作用下合成甲醇．若在一定溫度下，向1L密閉容器中加入CO和H₂，發(fā)生反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得各組分的濃度如下：

物  質(zhì)	CO	H2	CH3OH
濃度/（mol?L-1）	1.2	1.0	0.6

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

．②該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率v（H₂）=

0.12mol/（L?min）

．③平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為

33.3%

（保留1位小數(shù)）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用；
（2）燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極鹽外電路流向正極，注意電解質(zhì)是固體分析電極反應(yīng)書寫方法；
（3）根據(jù)消耗甲醇的量和轉(zhuǎn)移電子的量來(lái)書寫方程式，并確定氧化劑和還原劑的量的多少；

解答：解：（1）①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1；
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol^-1；
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律③×2-①-②得到 2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ?mol^-1 
故答案為：-746.5 kJ?mol^-1；
（2）圖中分析可知，一氧化碳在負(fù)極失電子生成二氧化碳，電池中電解質(zhì)為氧化釔-氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質(zhì)中自由移動(dòng)
A．一氧化碳在負(fù)極失電子生成二氧化碳，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO+O^2--2e^-=CO₂ ；故A正確；
B．工作時(shí)，電子由負(fù)極鹽外電路流向正極，電子由電極a通過(guò)傳感器流向電極b，故B正確；
C．工作時(shí)電極b作正極，O^2-由電極b通過(guò)固體介質(zhì)向電極a遷移，故C錯(cuò)誤；
D．傳感器中通過(guò)的電流越大，說(shuō)明一氧化碳是電子越多，尾氣中CO的含量越高．故D正確；
故答案為：A B D；
（3）消耗32g（1mol）CH₃OH轉(zhuǎn)移6mol電子，由CH₃OH中碳原子的化合價(jià)升高6，所以反應(yīng)后碳的化合價(jià)為+4，產(chǎn)物為CO₂，根據(jù)質(zhì)量守恒和化合價(jià)升降總數(shù)相等得：5CH₃OH+6HNO₃═5CO₂+3N₂+13H₂O，反應(yīng)中氧化劑是硝酸，還原劑是甲醇，參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比是5：6，
故答案為：5：6；
（4）①發(fā)生反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出為K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
②發(fā)生反應(yīng)達(dá)到平衡，物質(zhì)的濃度已知，可以依據(jù)三段式列式計(jì)算；
               CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 1.8     2.2        0
變化量（mol/L） 0.6     1.2        0.6
平衡量（mol/L）  1.2    1.0        0.6
用氫氣表示的反應(yīng)速率v（H₂）=

1.2mol/L

10min

=0.12 mol/（L?min）；
故答案為：0.12 mol/（L?min）；
③依據(jù)②計(jì)算平衡時(shí)一氧化碳轉(zhuǎn)化率=

0.6

1.8

×100%=33.3%；
故答案為：33.3%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫，蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，原電池工作原理的件分析判斷，化學(xué)平衡的計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．