2019年高考化學一輪復習 電化學 專題03 燃料電池練習.doc

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專題03 燃料電池 1．在金屬Pt、Cu和銥（Ir）的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉(zhuǎn)化酸性溶液中的硝態(tài)氮（NO3?）以達到消除污染的目的。其工作原理的示意圖如下： 下列說法不正確的是 A. Ir的表面發(fā)生反應：H2 + N2O == N2 + H2O B. 導電基體上的負極反應：H2－2e? == 2H+ C. 若導電基體上只有單原子銅，也能消除含氮污染物 D. 若導電基體上的Pt顆粒增多，不利于降低溶液中的含氮量 【答案】C 2．微生物燃料電池( MPC)處理技術(shù)是通過微生物的作用去除污染物，該技術(shù)可廣泛應用于去除土壤中有機污染物。一種土壤微生物燃料電池的縱截面如圖所示，下列說法不正確的是 A. 電流從活性炭電極經(jīng)工作站流向碳纖維布電極 B. 有機污染物在電池負極上氧化為對環(huán)境無害的物質(zhì) C. 活性炭能有效吸附空氣，提高電池的工作效率 D. 該電池的正極反應式為O2+4e -↓+2H2O==4OH- 【答案】D 【解析】根據(jù)圖示，活性炭電極通入空氣，所以活性炭電極是正極，電流從活性炭電極經(jīng)工作站流向碳纖維布電極，故A正確；電池負極失電子發(fā)生氧化反應，故B正確；活性炭的表面積大，能有效吸附空氣，提高電池的工作效率，故C正確；微生物燃料電池含有質(zhì)子交換膜燃，該電池的正極反應式為 O2+4e -↓+4H+==2H2O，故D錯誤。 3．某新型電池，以NaBH4（B的化合價為+3價）和H2O2作原料，負極材料采用Pt，正極材料采用MnO2（既作電極材料又對該極的電極反應具有催化作用），該電池可用作衛(wèi)星、深水勘探等無空氣環(huán)境電源，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 A. 每消耗3mol H2O2，轉(zhuǎn)移6mol e﹣ B. 電池工作時Na+從b極區(qū)移向a極區(qū) C. a極上的電極反應式為：BH4﹣+8OH﹣﹣8e﹣═BO2﹣+6H2O D. b極材料是MnO2，該電池總反應方程式：NaBH4 + 4H2O2===NaBO2 + 6H2O 【答案】B 4．新型液氨燃料電池示意圖如圖，下列有關(guān)說法不正確的是 A. 該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能 B. 氨氣在電極1上發(fā)生氧化反應 C. 電子由電極2經(jīng)負栽流向電極1 D. 電極2的反應式為：O2+4e-+2H2O＝4OH- 【答案】C 【解析】A. 該裝置是原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B. 氨氣失去電子，在電極1上發(fā)生氧化反應，B正確；C. 電極1是負極，電極2是正極，電子由電極1經(jīng)負栽流向電極2，C錯誤；D. 氧氣在正極得到電子，則電極2的反應式為：02+4e-+2H20＝40H-，D正確，答案選C。 5．NO2是大氣的主要污染物之一，某研究小組設(shè)計如圖所示的裝置對NO2進行回收利用,裝置中a、b均為多孔石墨電極。下列說法不正確的是 A. a為電池的負極，發(fā)生氧化反應 B. 一段時間后，b極附近HNO3 濃度減小 C. 電池總反應為4NO2+O2+2H2O4HNO3 D. 電子流向:a電極→用電器→b電極→溶液→a電極 【答案】D 6．第三代混合動力車目前一般使用鎳氫電池(M表示儲氫合金；汽車在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài))。鎳氫電池充放電原理的示意圖如下： 其總反應式為。根據(jù)所給信息判斷，下列說法錯誤的是 A. 混合動力汽車上坡或加速時，乙電極的電極反應式為：NiOOH+H2O+eˉ==Ni(OH)2+OHˉ B. 混合動力汽車上坡或加速時，電解液中OHˉ向甲電極移動 C. 混合動力汽車下坡或剎車時，甲電極周圍溶液的pH減小 D. 混合動力汽車下坡或剎車時，電流的方向為：甲電極→發(fā)動機→乙電極 【答案】C B、混合動力汽車上坡或加速時，電解液中OHˉ向負極移動，即向甲電極移動，故B正確；C和D相當于電解池。此時甲是陰極，乙是陽極，電極反應式分別為2H 2 O +2e - = H 2+2OH - 、2Ni(OH) 2 +2OH - －2e - ＝2NiOOH+2H 2 O；C、混合動力汽車下坡或剎車時，甲電極周圍溶液的pH增大，故C錯誤；D、混合動力汽車下坡或剎車時，電流的方向為：陰極到陽極，即為：甲電極→發(fā)動機→乙電極，故D正確；故選C。 7．微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，下圖是利用一種微生物將廢水中的尿素[CO(NH2)2]轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害物質(zhì)的裝置。下列敘述錯誤的是( ) A. M電極有CO2和N2生成 B. H＋透過質(zhì)子交換膜由左向右移動 C. 微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移 D. N電極反應式為O2 ＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH－ 【答案】D 8．一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，電池反應的化學方程式為： CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O．下列有關(guān)說法不正確的是（ ） A. 檢測時，電解質(zhì)溶液中的H+向正極移動 B. 若有 0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則消耗 2.24 L氧氣 C. 正極上發(fā)生還原反應，負極上發(fā)生氧化反應 D. 負極上的反應為：CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O═CH3COOH+4H+ 【答案】B 【解析】分析：本題給出酸性燃料電池的電池反應方程式CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O，以此分析。 詳解：A項，正極電極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O，消耗H+，因此H+向正極移動，故A項正確； B項，每消耗0.1mol O2轉(zhuǎn)移電子0.4mol，0.1mol O2在標準狀況下的體積為2.24L，故B項錯誤； C項，O2在正極得電子，發(fā)生還原反應，CH3CH2OH在負極失電子，發(fā)生氧化反應，故C項正確； D項，CH3CH2OH在負極失電子與H2O反應生成CH3COOH與H+，電極反應式為CH3CH2OH-4e-+ H2O = CH3COOH+4H+，故D項正確。本題正確答案選B。 9．如圖為一種微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖，關(guān)于該電池敘述正確的是( ) A. 正極反應式為 B. 微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應 C. 放電過程中，H+從正極區(qū)移向負極區(qū) D. 若用該電池給鉛蓄電池充電，MnO2電極質(zhì)量減少8.7g，則鉛蓄電池負極增重9.6g 【答案】C 10．微型直接甲醇燃料電池能量密度高，可應用于各類便攜式電子產(chǎn)品，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 A. 多孔擴散層可起到傳導電子的作用 B. 負極上直接通入無水甲醇可提高電池的比能量 C. 當電路中通過3mol e- 時，內(nèi)電路中有3mol H+ 透過質(zhì)子交換膜 D. 電池工作時，H+ 向陰極催化層遷移 【答案】B 【解析】交換膜為質(zhì)子交換膜，所以電解質(zhì)溶液呈酸性，燃料電池中負極上加入燃料、正極上通入氧化劑，所以該燃料電池中，a為負極、b為正極，負極反應式為CH3OH（l）+H2O（l）-6e－=CO2（g）↑+6H＋、正極反應式為O2+4e－+4H＋=2H2O，陽離子向正極移動。 A、多孔擴散層可起到傳導電子的作用，H＋陽離子向正極移動，故A正確；B. 單位質(zhì)量的甲醇氧化放出的能量是一定的，負極上直接通入無水甲醇，比能量不變，故B錯誤；C.負極反應式為CH3OH（l）+H2O（l）-6e－=CO2（g）↑+6H＋，當電路中通過3mol e- 時，內(nèi)電路中有3mol H+ 透過質(zhì)子交換膜，故C正確；D. 電池工作時，H+ 向陰極催化層遷移，進入正極區(qū)，故D正確；故選B。 11．乙烯直接氧化法制乙醛的總反應方程式為2CH2=CH2+O22CH3CHO?，F(xiàn)有人將該反應設(shè)計成如圖所示的燃料電池，下列有關(guān)說法正確的 A. a為負極，發(fā)生還原反應 B. 電子移動方向：電極a→磷酸溶液→電極b C. 放電時，電路中每轉(zhuǎn)移0.4mol電子，溶液中就有0.4molH+向負極遷移 D. 該電池負極反應式為CH2=CH2+H2O－2eˉ=CH3CHO+2H+ 【答案】D 12．一種新型熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是 ( ) A. 催化重整中CH4+H2O=3H2+CO，1 mol CH4參加反應轉(zhuǎn)移2 mol電子 B. 電極A上H2參與的電極反應為：H2+2OH--2e-=2H2O C. 電池工作時，CO32-向電極B移動 D. 電極B上的電極反應：O2+2CO2+4e- =2CO32- 【答案】D 【解析】試題分析：由圖可知，該裝置為原電池，電池反應為一氧化碳、氫氣分別與氧氣反應生成二氧化碳和水。A電極為負極、B電極為正極，A. 催化重整中CH4+H2O=3H2+CO，碳元素的化合價從-4升高到+2，升高了6價，所以1 mol CH4參加反應轉(zhuǎn)移6 mol電子，A不正確；B. 電極A上H2參與的電極反應為：H2+ CO32--2e-=H2O+ CO2，B不正確；C. 電池工作時，陰離子向負極定向移動，所以CO32-向電極A移動，C不正確；D. 電極B上的電極反應為O2+2CO2+4e- =2CO32-，D正確。本題選D。 13．《Nature》期刊曾報道一例CH3OH-O2原電池，其工作示意圖如下。下列說法不正確的是 A. 電極A是負極，發(fā)生氧化反應 B. 電解質(zhì)溶液中H+由A極流向B極 C. 電極B 的電極反應為: O2+2e-+H+=HO2- D. 外電路中通過6mol電子，生成CO2的體積為22.4L 【答案】D 14．據(jù)報道，用甲酸提供氫氣的燃料電池由瑞士科技工作者開發(fā)成功。燃料電池包括兩個部分：甲(HYFORM)中使用釕(Ru)基催化劑從甲酸中產(chǎn)生氫氣；乙(PEMFC)是以NaOH為電解質(zhì)的氫氧燃料電池。裝置的原理示意圖如圖。下列有關(guān)說法錯誤的是（ ） A. 該燃料電池使用的甲酸比氫氣更易儲存和運輸 B. Y室的電極反應式：O2+4H++4e-=2H2O C. X室為負極室，Y室為正極室 D. 甲中消耗1mol甲酸，乙中轉(zhuǎn)移2mol電子 【答案】B 【解析】甲酸為液態(tài)，氫氣為氣態(tài)，且易在空氣中燃燒發(fā)生爆炸，因此該燃料電池使用的甲酸比氫氣更易儲存和運輸，A正確；Y室為原電池的正極，發(fā)生還原反應，電極反應式O2+4e-+2H2O=4OH-，B錯誤；通過裝置圖看出，X室為負極室，Y室為正極室，C正確；甲酸分解產(chǎn)生二氧化碳和氫氣，HCOOH=CO2↑+H2↑；反應轉(zhuǎn)移電子2mol電子，因此甲中消耗1mol甲酸，乙中轉(zhuǎn)移2mol電子，D正確；正確選項B。 15．液體燃料電池相對于氣體燃料電池具有體積小，無需氣體存儲裝置等優(yōu)點。一種以肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，H2SO4作為電解質(zhì)。下列關(guān)于該燃料電池的敘述正確的是 ( ) A. 電流從左側(cè)電極經(jīng)過負載后流向右側(cè)電極 B. 該燃料電池正極發(fā)生的電極反應式為N2H4-4e-N2↑+4H+ C. 利用該燃料電池工業(yè)上可以電解熔融MgCl2 制備Mg D. 該燃料電池持續(xù)放電時，右側(cè)電池區(qū)中因電極反應消耗H+，故c(H+)逐漸減小 【答案】C 16．使用新型電極材料，以N2、H2為電極反應物，以溶有M的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，制成新型燃料電池，裝置如圖所示。下列說法正確的是 A. 通入H2的一極為正極 B. 放電時H+向左移動，生成的物質(zhì)M是NH4Cl C. 通入的電極反成為:N2+6H+-6e-=2NH3 D. 放電過程右邊區(qū)域溶液pH逐漸增大 【答案】B 【解析】負極是氫氣失電子生成氫離子，則通入H2的一極為負極，A錯誤；根據(jù)負極電極反應為: ，正極電極反應═，總反應式為 ，則左邊為正極，向正極即左移動，M為，B正確； 氮氣被還原生成,電極反應式為，C錯誤；反應過程中右邊區(qū)域溶液氫氣失電子生成氫離子，電極反應式為，pH逐漸減小，D錯誤；正確選項B。 17．2016 年，《Nature》期刊報道一例CH3OH-O2在聚合物催化下的原電池，其工作示意圖如下。下列說法正確的是 A. 電極B的電極反應為：O2+2e-+H+=HO2- B. 電解質(zhì)溶液中H+由電極B流向A極 C. 電極A是負極，發(fā)生還原反應 D. 外電路中通過3mol電子，生成CO211.2 L 【答案】A 18．液氨-液氧燃料電池曾用于驅(qū)動潛艇,其示意圖如圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是 A. 電極2是正極,發(fā)生還原反應 B. 電池工作時,Na+向電極1移 動 C. 電流由電極2經(jīng)外電路流向電極1 D. 電極1發(fā)生的電極反應為:2NH3+6OH--6e-= N2↑ +6H2O 【答案】B 19．2016年，美國研究小組開發(fā)出一種以糖為能源，可循環(huán)使用的環(huán)保電池裝置。其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是 A. 葡萄糖在電池負極發(fā)生反應 B. 裝置所示原理可以在強堿性條件下進行 C. 裝置正極電極反應式為: O2+4e-+4H+ =2H2O D. 裝置工作時，每消耗180g葡萄糖，將有2mol質(zhì)子通過交換膜 【答案】B 【解析】A、該電池的總反應可以描述為：葡萄糖+O2→葡萄糖酸內(nèi)酯+H2O，因此反應過程中葡萄糖被氧化，在原電池的負極參加反應，A正確。B、葡萄糖轉(zhuǎn)變成葡萄糖酸內(nèi)酯的過程需要“附帶酶的電極介質(zhì)”，而酶在強堿條件下會發(fā)生變性而失去活性，所以不宜在強酸、強堿等條件下進行，B錯誤。C、電池正負極間以質(zhì)子交換膜分隔開，所以兩極反應與質(zhì)子（H+）有關(guān)，因此正極O2反應生成H2O的反應原理為： O2+4e-+4H+=2H2O，C正確。D、葡萄糖酸內(nèi)酯結(jié)構(gòu)是，負極反應為： C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+，180g葡萄糖為，則反應轉(zhuǎn)移電子2 mol，D正確。所以錯誤答案選B。 20．下圖為“甲醇燃料電池”的工作原理示意圖，下列有關(guān)說法正確的是 A. 該燃料電池工作過程中電流方向從a極流向b極 B. 該燃料電池工作時電路中通過1mol電子，消耗的O2的體積為5.6L C. Pt(a)電極的反應式為CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ D. 該燃料電池工作時H+由b極室向a極室移動，電解質(zhì)溶液的PH增大 【答案】C 21．某化學小組擬設(shè)計微生物燃料電池將污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成環(huán)境友好的物質(zhì)，工作原理如圖所示(a、b均為石墨電極）。下列分析正確的是) A. 電子流動方向為a→導線→b B. H+經(jīng)質(zhì)子交換膜由右向左移動 C. 放電一段時間b極附近pH不變 D. a電極發(fā)生反應：H2N(CH2)2NH2+16e-+4H2O==2CO2↑+N2↑+16H+ 【答案】A 22．十九大報告中提出要“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對大氣污染防治比過去要求更高。二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，原理如圖所示。下列說法正確的是 A. 該電池放電時質(zhì)子從Pt2電極經(jīng)過內(nèi)電路流到Pt1電極 B. Pt1電極附近發(fā)生的反應為：SO2＋2H2O－2e－＝H2SO4＋2H＋ C. Pt2電極附近發(fā)生的反應為O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ D. 相同條件下，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1 【答案】D 【解析】放電時為原電池，質(zhì)子向正極移動，Pt1電極為負極，則該電池放電時質(zhì)子從Pt1電極移向Pt2電極，A錯誤；Pt1電極為負極，發(fā)生氧化反應，SO2被氧化為硫酸，極反應為SO2＋2H2O－2e－＝SO2-4＋4H＋，硫酸應當拆為離子形式，B錯誤；酸性條件下，氧氣得電子生成水, C錯誤；相同條件下，放電過程中：負極發(fā)生氧化反應：2SO2＋4H2O－4e－＝2SO2-4＋8H＋，正極發(fā)生還原反應：O2＋4e－＋4 H＋＝2H2O，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等規(guī)律可知：放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1，D正確；正確選項D。 23．二甲醚（CH3OCH3）燃料電池的工作原理如右圖，有關(guān)敘述正確的是 A. 該裝置能實現(xiàn)化學能100%轉(zhuǎn)化為電能 B. 電子移動方向為：a極→b極→質(zhì)子交換膜→a極 C. a電極的電極反應式為：CH3OCH3+3H2O=2CO2+12e-+12H+ D. 當b電極消耗22.4LO2時，質(zhì)子交換膜有4moIH+通過 【答案】C 14．微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是 A. HS-在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42- 的反應為:HS-+4H2O-8e-== SO42-+9H+ B. 電子從b流出，經(jīng)外電路流向a C. 如果將反應物直接燃燒,能量的利用率不會變化 D. 若該電池電路中有0.4mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.5molH+通過質(zhì)子交換膜 【答案】A 25．一種既能提供電能又能固氮的新型氫氮燃料電池的工作原理如圖所示，其中電解質(zhì)溶液為溶有化合物A的稀鹽酸。下列有關(guān)表述錯誤的是（ ） A. 通入N2的電極發(fā)生的電極反應式為N2+6e-+8H+=2NH4+ B. 該裝置能將化學能轉(zhuǎn)化為電能，化合物A 為NH4Cl C. 電子從通入N2的電極流出，經(jīng)過用電器流向通入H2的電極 D. 反應過程中電解質(zhì)溶液的pH會變大，故需要通入氯化氫氣體 【答案】C 【解析】A.該電池的本質(zhì)是合成氨反應，所以正極是氮氣發(fā)生還原反應，電極反應式為N2+6e-+8H+=2NH4+，選項A正確； B.該電池是N2和H2反應生成NH3，再與氯化氫結(jié)合生成氯化銨，所以A是NH4Cl，選項B正確；C.該裝置是原電池裝置，電子由負極通過外電路流向正極，即由通入氫氣的電極沿外電路流向通入氮氣的電極，選項C錯誤；D.反應過程中，H＋不斷消耗導致pH值變大，需要通入氯化氫氣體，選項D正確。答案選C。 26．一種三室微生物燃料電池污水凈化系統(tǒng)原理如圖所示，圖中含酚廢水中有機物可用C6H5OH 表示，左、中、右室間分別以離子交換膜分隔。下列說法不正確的是 A. 右室電極為該電池的正極 B. 左室電極反應式可表示為: C6H5OH -28e-+11H2O=6CO2↑+28H+ C. 右室電極附近溶液的pH減小 D. 工作時左側(cè)離子交換膜為陰離子交換膜，右側(cè)離子交換膜為陽離子交換膜 【答案】C 27．一種堿性“二甲醚(CH3OCH3)燃料電池”具有啟動快、能量密度高、效率高等優(yōu)點，其電池總反應為: CH3OCH3+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O,下列說法不正確的是 A. 電池正極可用多孔碳材料制成 B. 電池負極發(fā)生的反應為: CH3OCH3-12e-+3H2O==2CO32-+12H+ C. 理論上，1mol二甲醚放電量是1mol甲醇放電量的2倍 D. 電池工作時，OH-向電池負極遷移 【答案】B 【解析】A、多孔碳是碳單質(zhì)，是一種具有不同孔結(jié)構(gòu)的碳素材料，可用作氫氧燃料電池的電極材料，選項A正確；B、根據(jù)電池總反應式可知電解質(zhì)溶液呈堿性，負極電極反應為 CH3OCH3-12e-+12 OH-=2CO32-+6H2O，選項B不正確；C、每1mol的二甲醚（CH3OCH3）燃燒會轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為12mol；1mol的甲醇反應會轉(zhuǎn)移電子6mol，故做為燃料電池理論上，1mol二甲醚放電量是1mol甲醇放電量的2倍，選項C正確；D、電池工作時，陰離子向電池的負極遷移，即OH-向電池負極遷移，選項D正確。答案選B。 28．甲醇是重要的化工原料和燃料。將CO2與含少量CO的H2混合，在恒容密閉容器中發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g) ?CH3OH(g)+H2O(g)，圖1是在兩種投料比[c(CO2)/c(H2+CO)]分別為1:4 和1:6 時，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線，圖2 是生成的甲醇/過氧化氫燃料電池的工作原理示意圖： 下列有關(guān)說法正確的是（ ） A. 圖2中電極M上發(fā)生還原反應 B. 圖2中電極N的反應式：H2O2+2e?+2H+=2H2O C. 圖1中b點對應的平衡常數(shù)K值大于c點 D. 圖1中a點對應的H2的轉(zhuǎn)化率等于30% 【答案】B 29．通過加入適量乙酸鈉，設(shè)計成微生物電池可以將廢水中的氯苯轉(zhuǎn)化為苯而除去，其原理如圖所示。下列敘述正確的是 A. b極為正極，發(fā)生還原反應 B. 一段時間后b極區(qū)電解液的pH減小 C. H+由a極穿過質(zhì)子交換膜到達b極 D. a極的電極反應式為-e-=Cl-+ 【答案】B 30．氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取和儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點。 （1）H2S 熱分解制氫的原理: 2H2S(g)=2H2(g) + S2(g) △H= 169.8 kJ/mol,分解時常向反應器中通入一定比例空氣，使部分H2S 燃燒，其目的是______；燃燒生成的SO2與H2S 進一步反應，硫元素轉(zhuǎn)化為S2,寫出反應的化學方程式:________。 （2）氨硼烷(NH3BH3) 是儲氫量最高的材料之一，其受熱時固體殘留率隨溫度的變化如圖甲所示。氨硼烷還可作燃料電池，其工作原理如圖乙所示。 ①110℃時殘留固體的化學式為_________。 ②氨硼烷電池工作時負極的電極反應式為_________。 （3）十氫萘(C10H18)是具有高儲氫密度的氫能載體，經(jīng)歷“C10H18- C10H12-C10H8”的脫氫過程釋放氫氣。己知: C10H18(l)C10H12(l) +3H2(g) △H1 C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) △H2 溫度335℃、高壓下，在恒容密閉反應器中進行液態(tài)十氫萘( 1.00 mol) 催化脫氫實驗，測得C10H12和C10H8的物質(zhì)的量n1 和n2隨時間的變化關(guān)系如圖丙所示。圖丁表示催化劑對反應活化能的影響。 ①△H1___△H2(選填“>”、“=”或“<”)。 ② 8 h 時，反應體系內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量為_____mol(忽略其他副反應)。 ③ n1 顯著低于n2 可能的原因是__________。 【答案】 為H2S 熱分解反應提供熱量 4H2S+2SO2==4H2O+3S2 BH2NH2 或(BH2NH2) NH3BH3-6e-+2H2O=NH4++BO2-+6H+ > 1.951 反應2的活化能比反應1的小，催化劑顯著降低了反應2的活化能，反應生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8，故n1顯著低于n2 （3）①由圖丁可知ΔH1和ΔH2都是吸熱反應，且ΔH1的活化能高于ΔH2的活化能，所以ΔH1>ΔH2②①溫度335℃，在8 h時，十氫萘為1.00 mol，測得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1=0.027，x2=0.374，即生成C10H12和C10H8的物質(zhì)的量分別為0.027mol，0.374mol，設(shè)反應的C10H18的物質(zhì)的量為a，反應C10H12的物質(zhì)的量為b，根據(jù)反應， C10H18(l) C10H12(l)＋3H2(g) 1 1 3 a a 3a C10H12(l) C10H8(l)＋2H2(g)， 1 1 2 b b 2b 則a-b=0.027，b=0.374，則a=0.401，因此生成的氫氣的物質(zhì)的量分數(shù)為3a+2b=30.401+20.374=1.951，則氫氣的量為1.951mol。③反應2的活化能比反應1小，相同溫度下反應2更快，所以相同時間內(nèi)，生成的四氫萘大部分都轉(zhuǎn)化為萘，故n1顯著低于n2，故答案為：反應2的活化能比反應1小，相同溫度下反應2更快，所以相同時間內(nèi)，生成的四氫萘大部分都轉(zhuǎn)化為萘，故n1顯著低于n2；答案為：①>②1.951③反應2的活化能比反應1的小，催化劑顯著降低了反應2的活化能，反應生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8，故n1顯著低于n2。 31．NH3是一種重要的化工原料。 (1)不同溫度、壓強下.合成該平衡體系NH3的物質(zhì)的量分數(shù)如圖 (N2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1:3)。 ①分析圖中數(shù)據(jù)，升高溫度，該反應的平衡常數(shù)K值____(填“增大”“減小”或“不變”)。 ②如果開始時向密閉容器中投入1.0mol N2 和3.0mol H2，則在500℃、3107Pa條件下達到平衡時N2 的平衡轉(zhuǎn)化率=_______。(保留兩位有效數(shù)字) ③液氨和水頗為相像，它能溶解多種無機及有機分子，其電離方程式可表示為2NH3 NH4++ NH2一(某溫度下其離子積常數(shù)為10-30)。液氨中的pNH4與水中的pH相似，則該溫度下液氨的pNH4=____。 (2)以氨氣代替氫氣研發(fā)氨清潔燃料電池是當前科研的一個熱點。氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液。該電池負極的電極反應式為_________________。 (3)NH3也是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，用次氯酸鈉水解生成的次氯酸將水中的NH3轉(zhuǎn)化為氮氣除去，其相關(guān)反應的熱化學方程式如下: 反應I: NH3 (aq)+HClO(aq)=NH2Cl(aq)+H2O(l) △H1=akJ/mol； 反應II :NH2Cl(aq)+HClO(aq)=NHCl2(aq) +H2O(l) △H2=bkJ/mol； 反應III: 2NHCl2(aq) +H2O(l)=N2(g)+HClO( aq)+3HCl( aq) △H3=ckJ/mol。 ①2NH3(aq)+3HClO(aq)==N2 (g)+3HCl(aq)+3H2O(l) △H=________kJ/mol ②已知在水溶液中NH2Cl較穩(wěn)定，NHCl2不穩(wěn)定易轉(zhuǎn)化為氮氣。在其他條件不變的情況下，改變對溶液中次氯酸鈉去氨氮效果與余氯(溶液中+1價氯元素的含量)的影響如圖所示。a點之前溶液中發(fā)生的主要反應為_______(填序號)。 A.反應I、I I B.反應I ③除氨氮過程中最佳的值約為______________。 【答案】 減小 41% 15 2NH3 ? 6e? + 6OH?=N2 + 6H2O 2a＋2b＋c B 1.5 推出c(NH4＋)=10－15molL－1，因此該溫度下pNH4=15；（2）考查電極反應式的書寫，因為是清潔能源，因此NH3→N2，根據(jù)原電池的工作原理，NH3在負極上參與反應，電解質(zhì)為KOH溶液，因此負極反應式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O；（3）考查熱化學反應方程式的計算、化學反應條件的選擇，①反應I2＋反應II2＋反應III，得出：目標方程式的△H=(2a＋2b＋c)kJmol－1；②a點之前，次氯酸的量少，氨氣的量多，因此發(fā)生反應I，故選項B正確；③去除率較高，同時余氯量最少，圖像中符合的比值為1.5。 點睛：本題的難點是電極反應式的書寫，特別是產(chǎn)物的判斷，研發(fā)NH3清潔燃料電池，即NH3轉(zhuǎn)化成N2，NH3失去電子生成N2，有2NH3－6e－→N2，電解質(zhì)為堿性，在負極上OH－被消耗，轉(zhuǎn)化成H2O，因此負極反應式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O。 32．近年科學家提出“綠色自由”構(gòu)想。把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中，再把CO2從溶液中提取出來，并使之與H2反應生成可再生能源甲醇。其工藝流程如下圖所示： 回答下列問題： (1)進入分解池中主要物質(zhì)是______；在合成塔中，若足量的H2與CO2反應，消耗4.4gCO2，生成氣態(tài)的H2O和CH3OH，可放出5370J的熱量，寫出該反應的熱化學方程式________。 (2)該工藝在哪些方面體現(xiàn)了“綠色自由”構(gòu)想中的“綠色”： ①_______；②_______。 (3)一定條件下，往2L恒容密閉容器中充入1.0molCO2和3.0mol H2，在不同催化劑作用下，相同時間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示： ①催化劑效果最佳的是_______（填“催化劑I”．“催化劑Ⅱ”，“催化劑Ⅲ”）。b點v（正）______v（逆）（填“>”，“<”，“=”）。 ②此反應在a點時已達平衡狀態(tài)，a點的轉(zhuǎn)化率比c點高的原因是_________。c點時該反應的平衡常數(shù)K=___________(保留一位小數(shù))。 (4)科學家還研究了利用溫室氣體制造充電電池，下圖為正在研究的Na—CO2可充電電池示意圖，該裝置放電時的總反應方程式為_________。 (5)己知25℃時H2CO3的電離平衡常數(shù)為：Kal =4.410－7、Ka2 =4.7l0－ll，則反應：HCO3－+H2OH2CO3+ OH－的平衡常數(shù)K=________。 【答案】 KHCO3（或碳酸氫鉀） CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) △H＝－53.7kJ/mol 減少大氣中CO2；產(chǎn)生清潔能源CH3OH； K2CO3可循環(huán)利用；能量可以循環(huán)利用；低碳經(jīng)濟等 催化劑Ⅰ ＞ 該反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動 K＝2.1 4Na+3CO2==2Na2CO3+C K＝2.310－8 CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) 起始： 1 3 0 0 變化： 0.6 1.8 0.6 0.6 平衡： 0.4 1.2 0.6 0.6 根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義 K==2.1；（4）考查電極反應式的書寫，根據(jù)裝置圖，負極反應式為Na－e－=Na＋，正極反應式為3CO2＋4e－=2CO32－＋C，兩式相加得到4Na＋3CO2=2Na2CO3＋C；（5）考查平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)的定義， K==2.310－8。 33．（1） ① 25℃時，NH4Cl溶液呈酸性，原因是______水解引起的（填“NH4+”或“Cl-”）； ② 常溫下，0.0100mol/L NaOH溶液的pH=___________； ③ 用0.0100mol/L 鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液，酚酞作指示劑，滴定終點時，溶液的顏色由淺紅色變?yōu)開______（填“藍色”或“無色”），且半分鐘內(nèi)顏色保持不變。 ④ 已知在25℃：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq) Ksp=1.810－10 Ag2S(s) 2Ag＋(aq)＋S2－(aq) Ksp=6.310－50 向濃度均為0.001 mol/L的NaCl和Na2S的混合溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，最先產(chǎn)生的沉淀是_________（填“AgCl”或“Ag2S”）。 （2）已知25℃合成氨反應中，1mol N2完全轉(zhuǎn)化為NH3時釋放的能量為92.4 kJ。現(xiàn)將1mol N2和3mol H2混合置于2L密閉容器中，反應進行到2s末測得NH3為0.4mol。 回答下列： ① 該反應的熱化學方程式是______________ ； ② 該反應達到平衡后，升高溫度平衡向_______ （填“正”、“逆”）反應方向移動；加入催化劑平衡________（填“正”、“逆”、 “不”）移動； ③ 前2s內(nèi)v（H2）是___________。 （3）燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景。天然氣燃料電池中，在負極發(fā)生反應的物質(zhì)是 ________（填化學式）；如果該電池中的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電極B電極上發(fā)生的電極反應式是： ______________。 。 【答案】 NH4+ 12 無色 Ag2S N2（g）+3H2（g）═ 2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol 逆 不 0.15 mol/（L?s） CH4 O2+2H2O+4e- ═ 4OH- 【解析】分析：(1) ① NH4Cl屬于強酸弱堿鹽，根據(jù)鹽類水解的規(guī)律分析解答；② NaOH溶液顯堿性，先計算溶液中的c(OH-)，再根據(jù)c(H+)=計算 c(H+)，最后求pH；③鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液，最終溶液顯中性，根據(jù)酚酞作指示劑與溶液的性質(zhì)分析解答；④首先根據(jù)Ksp計算判斷兩種沉淀的溶解度的大小，首先應該生成溶解度小的沉淀； ② 常溫下，0.0100mol/L NaOH溶液中的c(OH-)=0.0100mol/L，c(H+)===1.010-12 mol/L，pH=-lg c(H+)=12，故答案為：12； ③ 用0.0100mol/L 鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液，酚酞作指示劑，滴定終點時，溶液的顏色由淺紅色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)顏色保持不變，故答案為：無色； ④ 25℃：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq) Ksp=1.810－10，Ag2S(s) 2Ag＋(aq)＋S2－(aq) Ksp=6.310－50，向濃度均為0.001 mol/L的NaCl和Na2S的混合溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，生成氯化銀時c(Ag+)===1.810－7mol/L，生成硫化銀時c(Ag+)===810－23mol/L，因此先生成Ag2S沉淀，故答案為：Ag2S； (2)① 25℃時，1mol N2完全轉(zhuǎn)化為NH3時釋放的能量為92.4 kJ，則熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)═ 2NH3(g)△H=﹣92.4kJ/mol，故答案為：N2(g)+3H2(g)═ 2NH3(g)△H=﹣92.4kJ/mol； ② 該反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動；加入催化劑平衡不移動，故答案為：逆；不； ③ 前2s內(nèi)v(NH3)===0.1 mol/(L?s)，則v(H2)=v(NH3)=0.1 mol/(L?s)=0.15 mol/(L?s)，故答案為：0.15 mol/(L?s)； (3)天然氣燃料電池中，通入天然氣的電極為負極；如果該電池中的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電極B為正極，電極上發(fā)生的電極反應式為O2+2H2O+4e- ═ 4OH-，故答案為：CH4；O2+2H2O+4e- ═ 4OH-。 34．43．利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應如下： i. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1 ii. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2 iii. CO2(g)+H2(g)CO (g)+H2O(g) △H3 回答下列問題： （1）已知反應ii中的相關(guān)的化學鍵鍵能（“CO”表示CO的化學鍵）數(shù)據(jù)見表： 化學鍵 H-H C-O CO H-O C-H E/（kJmol-1） 436 343 1076 465 413 由此計算△H2=______________。 （2）反應i、ii、iii對應的平衡常數(shù)K1、K2、K3之間的關(guān)系式為_______________ （3）一定條件下，在2L的恒容密閉容器中充入1molCO2和2molH2發(fā)生反應i 。下圖是反應體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線。 ①△H1_____0（填“大于”或“小于”） ②當溫度為500K時，該反應10min達到平衡。0～10min時間內(nèi)用CH3OH表示該反 應的化學反應速率為_____________________。 ③若改充入1mol CO2和3mol H2，則圖中的曲線會_________（填“上移”或“下移”）。 （4）在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應iii，已知c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅰ如圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ和曲線Ⅲ。當曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ時，改變的條件是______；當曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅲ時，改變的條件是_______。 （5）以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池。以此電池作電源，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理過程（裝置如圖所示）。其中物質(zhì)b是__________， 陽極電極反應為_______________。 【答案】 -99 kJmol-1 K1=K2K3 小于 0.03mol/(Lmin) 上移 加入催化劑 將容器的體積（快速）壓縮至2L 甲醇（或CH3OH） 2Al+3H2O-6e- =Al2O3 +6H+ （3）由反應體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線可知，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而減小，所以該反應為放熱反應，故①△H1 小于0。②當溫度為500K時，該反應10min達到平衡。由圖中數(shù)據(jù)可知，500K時CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，則CO2的變化量為0.6mol，由該反應的化學方程式可知， CH3OH的變化量為0.6mol，所以，0～10min時間內(nèi)用CH3OH表示該反應的化學反應速率為0.03mol/(Lmin)。2L的恒容密閉容器中充入1molCO2和2molH2發(fā)生反應i CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ③若改充入1mol CO2和3mol H2，由于增大了H2的濃度，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率升高，則圖中的曲線會上移。 （4）在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應iii CO2(g)+H2(g)CO (g)+H2O(g)，該反應是一個氣體分子數(shù)不變的反應。由圖可知，當曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ時，化學反應速率加快，CO的濃度逐漸增大，但是CO的平衡濃度沒有改變，故改變的條件是加入催化劑；當曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅲ時，化學反應速率加快，CO的濃度由2mol/L突然增大到3mol/L，故改變的條件是將容器的體積（快速）壓縮至2L。 （5）以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池。以此電池作電源，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理過程。根據(jù)實驗目的，鋁應作陽極，故a是氧氣、b是甲醇，陽極上鋁被氧化為氧化鋁，電極反應為2Al+3H2O-6e- =Al2O3 +6H+。 35．丙烷在燃燒時能放出大量的熱，它也是液化石油氣的主要成分，作為能源應用于人們的日常生產(chǎn)和生活。已知: ①2C3H8(g) + 7O2 (g)= 6CO(g) + 8H2O(l) △H1=-2741.8 kJ/mol ②2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) △H2 =-566 kJ/mol (1) 反應C3H8(g) + 5O2(g)= 3CO2(g) + 4H2O (1) 的△H=_______。 (2) 現(xiàn)有l(wèi)mol C3H8 在不足量的氧氣里燃燒，生成1mol CO 和2mol CO2 以及氣態(tài)水，將所有的產(chǎn)物通入一個固定體積為1L 的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生如下可逆反應：CO(g)+ H2O (g) CO2(g)+H2(g) △H= +4 1.2 kJ/mol ①下列事實能說明該反應達到平衡的是______ a.體系中的壓強不發(fā)生變化 b.v正(H2) = v逆(CO) c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不發(fā)生變化 d.CO2的濃度不再發(fā)生變化 ②5min 后體系達到平衡，經(jīng)測定，H2 為0.8mol,則平衡常數(shù)K=_______。 ③其他條件不變，向平衡體系中充入少量CO 則平衡常數(shù)_____ (填增大、減小或不變)。 (3) 依據(jù)(1)中的反應可以設(shè)計一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體；燃料電池內(nèi)部是熔融的摻雜著氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在其內(nèi)部可以傳導O2-。在電池內(nèi)部O2-由______極移向______ 極(填“正”或“負”)；電池的負極電極反應式為____________。 (4) 用上述燃料電池和惰性電極電解足量Mg(NO3)2 和NaCl 的混合溶液。電解開始后陰極的現(xiàn)象為 ____________________________。 【答案】 -2219.9 kJ/mol bd 3.5 不變 正 負 C3H8+10O2- -20e-=3CO2↑+4H2O 有大量無色氣泡（或氣體）產(chǎn)生，并且有白色沉淀產(chǎn)生 ②已知反應起始時c(CO)=1mol/L，c(H2O)=4mol/L，c(CO2)=2mol/L，c(H2)=0，達到平衡時c(H2)=0.8mol/L，則c(CO2)=2.8mol/L，c(CO)=0.2mol/L，c(H2O)=3.2mol/L，因此K== =3.5； ③由于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以在溫度不變時再充入少量CO，平衡常數(shù)是不變的； (3) 根據(jù)原電池的工作原理，電池內(nèi)部電解質(zhì)中的陰離子由正極向負極移動，其中通空氣的一極為正極，通丙烷的一極為負極，則正極反應式為O2+4e-=2O2-，而負極反應式為C3H8+10O2- -20e-=3CO2↑+4H2O； (4) 用惰性電極電解足量Mg(NO3)2 和NaCl 的混合溶液，陰極附件溶液中的陽離子放電能力強的是H+，2H++2e-=H2，而陽極附近溶液中的陰離子放電能力強的是Cl-，2Cl—2e-=Cl2，同時在陰極附近的溶液中生成的OH-與Mg2+結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，所以電解開始后，陰極的現(xiàn)象是有大量無色氣泡（或氣體）和白色沉淀產(chǎn)生。 36．工業(yè)上可通過煤的液化合成甲醇，主反應為: CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) △H=x。 (1)已知常溫下CH3OH、H2和CO 的燃燒熱分別為726.5 kJ/mol、285.5 kJ/mol、283.0 k J/mol，則x=____；為提高合成甲醇反應的選擇性，關(guān)鍵因素是__________________________。 (2)TK下，在容積為1.00 L的某密閉容器中進行上述反應,相關(guān)數(shù)據(jù)如圖一。 ①該化學反應0~10 min的平均速率v(H2)=_______；M和N點的逆反應速率較大的是_____(填“v逆(M)”、“v逆(N)”或“不能確定”)。 ②10 min時容器內(nèi)CO的體積分數(shù)為______。 ③對于氣相反應，常用某組分(B)的平衡壓強(pB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)表示平衡常數(shù)(以KP表示)，其中，pB=p總B的體積分數(shù)；若在TK 下平衡氣體總壓強為x atm，則該反應KP=____(計算表達式)。實驗測得不同溫度下的lnK(化學平衡常數(shù)K 的自然對數(shù))如圖二，請分析1nK 隨T呈現(xiàn)上述變化趨勢的原因是________________。 (3)干燥的甲醇可用于制造燃料電池。 ①研究人員發(fā)現(xiàn)利用NaOH 干燥甲醇時，溫度控制不當會有甲酸鹽和H2生成，其反應方程式為______________________________； ②某高校提出用CH3OH-O2燃料電池作電源電解處理水泥廠產(chǎn)生的CO2(以熔融碳酸鹽為介質(zhì))，產(chǎn)物為C 和O2。其陽極電極反應式為___________________________。 【答案】 -127.5 kJ/mol 催化劑(或提高催化劑的選擇性) 0.12 mol/（Lmin) 不能確定 2/9(或22.22%) atm-2 該反應正反應為放熱反應，當溫度升高平衡逆向移動，平衡常數(shù)(Kp或lnKp)減小 CH3OH+ NaOH HCOONa+ 2H2 ↑ 2CO32--4e-==2CO2↑+O2↑ 即x= -127.5 kJ/mol；為提高合成甲醇反應的選擇性，關(guān)鍵因素是催化劑或提高催化劑的選擇性；(2)①該化學反應0~10 min的平均速率v(H2)= =0.12 mol/（Lmin）；N點改變的條件未知，無法確定濃度變化是增大還是減小，M和N點的逆反應速率大小不能確定；②10 min時容器內(nèi)CH3OH、H2和CO的物質(zhì)的量濃度分別為0.6mol/L、0.4mol/L、0.8mol/L，故CO的體積分數(shù)為 ；③溫度不變，平衡常數(shù)不變，故TK下10 min時，反應達平衡時CH3OH、H2和CO的物質(zhì)的量濃度分別為0.6mol/L、0.4mol/L、0.8mol/L，體積分數(shù)分別為、、，KP== atm-2；實驗測得不同溫度下的lnK(化學平衡常數(shù)K 的自然對數(shù))如圖二，請分析1nK 隨T呈現(xiàn)上述變化趨勢的原因是該反應正反應為放熱反應，當溫度升高平衡逆向移動，平衡常數(shù)(Kp或lnKp)減??；(3) ①利用NaOH 干燥甲醇時，溫度控制不當會有甲酸鹽和H2生成，其反應方程式為CH3OH+ NaOH HCOONa+ 2H2 ↑；②陽極CO32-失電子產(chǎn)生氧氣，電極反應式為2CO32--4e-==2CO2↑+O2↑。 37．CO、CO2是火力發(fā)電廠釋放出的主要尾氣，為減少對環(huán)境造成的影響，發(fā)電廠試圖采用以下方法將其資源化利用，重新獲得燃料或重要工業(yè)產(chǎn)品。 （1）CO 與Cl2在催化劑的作用下合成光氣(COCl2)。某溫度下，向2L的密閉容器中投入一定量的CO和Cl2,在催化劑的作用下發(fā)生反應：CO(g)+Cl2 (g)COCl2(g) ;△H=akJ/mol 反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)如下表： t/min n (CO) /mol n(Cl2)/mol 0 1.20 0.60 1 0.90 2 0.80 4 0.20 ①反應1~2min末的平均速率v(COCl2)=________mol/(Lmin)。 ②在2min~4min間，vCl2正_______vCO逆 (填“>”、“=”或“<”)，該溫度下K=________。 ③已知X、L可分別代表溫度或壓強，下圖表示L一定時，CO的轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。 X代表的物理量是___________；a_______0 (填“>”，“=”，“<”)。 （2）在催化劑作用下NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒氣體：2CO(g) +2NO(g)2CO2(g) +N2(g);△H=-748kJmol-1 ①一定條件下，單位時間內(nèi)不同溫度下測定的氮氧化物轉(zhuǎn)化率如圖1所示。溫度高于710K時，隨溫度的升高氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是________________________________________________。 ②已知： 測定空氣中NO和CO含量常用的方法有兩種： 方法1：電化學氣敏傳感器法。其中CO 傳感器的工作原理如圖2 所示，則工作電極的反應式為 ____________。 方法2：氧化還原滴定法。用H2O2溶液吸收尾氣、將氮氧化物轉(zhuǎn)化為強酸,用酸堿中和滴定法測定強酸依度。寫出NO與H2O2溶液反應的離子方程式：____________。 【答案】 0.05 = 5 溫度 < 溫度升高到710K時，反應達到平衡狀態(tài)，由于該反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低 CO-2e-+H2O=CO2+2H+ 2NO+3H2O2=2NO3-+2H2O+2H+ ③. CO(g)+Cl2(g)COCl2(g) 的正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，而圖中隨X增大時，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動，則X為溫度，升高溫度平衡逆向移動，說明正反應為放熱反應，則a<0，故答案為：溫度；<； （2）. ①. 由反應2CO(g) +2NO(g)2CO2(g) +N2(g) △H=-748kJmol-1可知，該反應為放熱反應，當溫度升高到710K時，反應達到平衡狀態(tài)，由于該反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低，故答案為：溫度升高到710K時，反應達到平衡狀態(tài)，由于該反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低； ②. 方法1：據(jù)圖可知，該裝置是原電池裝置，通入的CO生成CO2，碳元素的化合價