Question

（2011?南開區一模）能源開發、環境保護、資源利用等是當今社會的熱門話題．請根據所學化學知識回答下列問題：
（1）汽車上安裝催化轉化器，可使汽車尾氣中的主要污染物（CO、NO_x、碳氫化合物）進行相互反應，生成無毒物質，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
則尾氣轉化反應2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）的△H=

-746.5kJ?mol^-1

．
（2）汽車尾氣分析儀對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，該電池中電解質為氧化釔-氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質中自由移動．
下列說法中正確的是

ABD

（填字母序號）．
A．負極的電極反應式為：CO+O^2--2e^-=CO₂
B．工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b
C．工作時電極b作正極，O^2-由電極a通過固體介質向電極b遷移
D．傳感器中通過的電流越大，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．若該反應消耗32g CH₃OH轉移6mol電子，則參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比為

5：6

．
（4）煤的間接液化是先轉化為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，發生反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），經10min反應達到平衡時測得各組分的濃度如下：

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

①該反應的平衡常數表達式為：K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

．②該時間內反應速率v（H₂）=

0.12mol/（L?min）

．③平衡時CO的轉化率為

33.3%

（保留1位小數）．

Answer 1

分析：（1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算應用；
（2）燃料電池中燃料在負極失電子發生氧化反應，氧氣在正極得到電子發生還原反應，電子從負極鹽外電路流向正極，注意電解質是固體分析電極反應書寫方法；
（3）根據消耗甲醇的量和轉移電子的量來書寫方程式，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，一氧化碳在負極失電子生成二氧化碳，電池中電解質為氧化釔-氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質中自由移動
A．一氧化碳在負極失電子生成二氧化碳，負極的電極反應式為：CO+O^2--2e^-=CO₂ ；故A正確；
B．工作時，電子由負極鹽外電路流向正極，電子由電極a通過傳感器流向電極b，故B正確；
C．工作時電極b作正極，O^2-由電極b通過固體介質向電極a遷移，故C錯誤；
D．傳感器中通過的電流越大，說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轉移6mol電子，由CH₃OH中碳原子的化合價升高6，所以反應后碳的化合價為+4，產物為CO₂，根據質量守恒和化合價升降總數相等得：5CH₃OH+6HNO₃═5CO₂+3N₂+13H₂O，反應中氧化劑是硝酸，還原劑是甲醇，參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比是5：6，
故答案為：5：6；
（4）①發生反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），依據平衡常數概念寫出為K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
②發生反應達到平衡，物質的濃度已知，可以依據三段式列式計算；
               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②計算平衡時一氧化碳轉化率=

0.6

1.8

×100%=33.3%；
故答案為：33.3%；

點評：本題考查了熱化學方程式書寫，蓋斯定律計算應用，原電池工作原理的件分析判斷，化學平衡的計算應用，題目難度中等．