Question

（2011?南开区一模）能源开发、环境保护、资源利用等是当今社会的热门话题．请根据所学化学知识回答下列问题：
（1）汽车上安装催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NO_x、碳氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染．
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
则尾气转化反应2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）的△H=

-746.5kJ?mol^-1

．
（2）汽车尾气分析仪对CO的含量分析是以燃料电池为工作原理，其装置如下图所示，该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O^2-可以在固体介质中自由移动．
下列说法中正确的是

ABD

（填字母序号）．
A．负极的电极反应式为：CO+O^2--2e^-=CO₂
B．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
C．工作时电极b作正极，O^2-由电极a通过固体介质向电极b迁移
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
（3）某硝酸厂利用甲醇处理废水．在一定条件下，向废水中加入CH₃OH，将HNO₃还原成N₂．若该反应消耗32g CH₃OH转移6mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比为

5：6

．
（4）煤的间接液化是先转化为CO和H₂，再在催化剂作用下合成甲醇．若在一定温度下，向1L密闭容器中加入CO和H₂，发生反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），经10min反应达到平衡时测得各组分的浓度如下：

物  质	CO	H2	CH3OH
浓度/（mol?L-1）	1.2	1.0	0.6

①该反应的平衡常数表达式为：K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

．②该时间内反应速率v（H₂）=

0.12mol/（L?min）

．③平衡时CO的转化率为

33.3%

（保留1位小数）．

Answer 1

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算应用；
（2）燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，电子从负极盐外电路流向正极，注意电解质是固体分析电极反应书写方法；
（3）根据消耗甲醇的量和转移电子的量来书写方程式，并确定氧化剂和还原剂的量的多少；

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
依据盖斯定律③×2-①-②得到 2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ?mol^-1 
故答案为：-746.5 kJ?mol^-1；
（2）图中分析可知，一氧化碳在负极失电子生成二氧化碳，电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O^2-可以在固体介质中自由移动
A．一氧化碳在负极失电子生成二氧化碳，负极的电极反应式为：CO+O^2--2e^-=CO₂ ；故A正确；
B．工作时，电子由负极盐外电路流向正极，电子由电极a通过传感器流向电极b，故B正确；
C．工作时电极b作正极，O^2-由电极b通过固体介质向电极a迁移，故C错误；
D．传感器中通过的电流越大，说明一氧化碳是电子越多，尾气中CO的含量越高．故D正确；
故答案为：A B D；
（3）消耗32g（1mol）CH₃OH转移6mol电子，由CH₃OH中碳原子的化合价升高6，所以反应后碳的化合价为+4，产物为CO₂，根据质量守恒和化合价升降总数相等得：5CH₃OH+6HNO₃═5CO₂+3N₂+13H₂O，反应中氧化剂是硝酸，还原剂是甲醇，参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是5：6，
故答案为：5：6；
（4）①发生反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），依据平衡常数概念写出为K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；故答案为：

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
②发生反应达到平衡，物质的浓度已知，可以依据三段式列式计算；
               CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 1.8     2.2        0
变化量（mol/L） 0.6     1.2        0.6
平衡量（mol/L）  1.2    1.0        0.6
用氢气表示的反应速率v（H₂）=

1.2mol/L

10min

=0.12 mol/（L?min）；
故答案为：0.12 mol/（L?min）；
③依据②计算平衡时一氧化碳转化率=

0.6

1.8

×100%=33.3%；
故答案为：33.3%；

点评：本题考查了热化学方程式书写，盖斯定律计算应用，原电池工作原理的件分析判断，化学平衡的计算应用，题目难度中等．