专题六化学反应速率、化学平衡及化学反应与能量的综合应用【课堂评价】1．（2014淮安市5月份信息卷）氢是一种重要的非金属元素。氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。（1）某硝酸厂处理尾气中NO的方法是：催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知：则H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是：。（2）在一定条件下，用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO20.2mol·L一1，H20.8mol·L一1，CH40.8mol·L一1，H2O1.6mol·L一1。则CO2的平衡转化率为。上述反应的平衡常数表达式K=。200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H0（填“>’’或“<”）。（3）H2的获得途径很多，由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法，既可以清除废水中的有机杂质，同时可以获得氢气。右图为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池，写出电解过程中，阳极发生的电极反应式：。【答案】（1）2NO(g)+2H2(g)＝N2(g)+2H2O(g)△H＝－665kJ·moL－1（2）80%；c(CH4)·c2(H2O)/c(CO2)·c4(H2)；＜（3）CH3OH－6e—＋H2O＝CO2↑＋6H+【解析】（1）根据图示，可知，该反应的△H＝2×630+2×436－4×463－945=－665kJ/moL；（2）CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)起始1.0mol/L4.0mol/L00转化0.8mol/L3.2mol/L0.8mol/L1.6mol/L平衡0.2mol/L0.8mol/L0.8mol/L1.6mol/L则CO2的平衡转化率为0.8/1.0×100%=80%根据化学方程式可以写出平衡常数表达式为K=c(CO2)c(H2)4/(c(CH4)c(H2O)2)300℃,K=0.8×1.62/(0.2×0.84)=25,题给信息200℃，K=64.8，说明温度升高，K减小，平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。（3）阳极失电子，发生氧化反应，元素化合价升高，根据图给信息，应该是CH3OH转变为CO2，不足的O由H2O提供，同时产生H+，根据电荷守恒和元素守恒配平即可。2．(2014盐城中学第二次模拟)乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-256.1kJ·mol—1。已知：H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ·mol—1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ·mol—1（1）以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l)△H=。（2）CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：温度/℃800100012001400平衡常数0.451.92276.51771.5①该反应是反应（填“吸热”或“放热”）；②T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，平衡时c(CH4)=0.5mol·L—1，该温度下反应CH4+H2OCO+3H2的平衡常数K=。⑶汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag—ZSM—5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如右图。1若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在左右。②用CxHy（烃）催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。写出CH4与NO2发生反应的化学方程式：。（4）乙醇—空气燃料电池中使用的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－离子。该电池负极的电极反应式为。【答案】⑴—305.7kJ·mol—1⑵①吸热②6.75⑶①该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行870℃②CH4+2NO2→CO2+N2+2H2O⑷CH3CH2OH—12e—+6O2—=2CO2+3H2O【解析】（1）考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知，①－③×2－②即得到2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l)，所以该反应热是－256.1kJ/mol＋41.2kJ/mol-44kJ/mol×3=-305.7kJ/mol。（2）①随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，所以正反应是吸热反应。②平衡时c(CH4)=0.5mol·L—1，所以消耗甲烷是0.5mol/L，则生成CO是0.5mol/L，氢气是1.5mol/L，剩余甲烷和水蒸气都是0.5mol/L，所以平衡常数为0.5×1.53/(0.5×0.5)=6.75。（3）①应用反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行，所以NO的分解率降低。根...
