高中化学化学电源新型电池简答题

甲醇是一种重要的可再生能源。
（1）已知2CH₄(g)+O₂(g)=2CO(g)+4H₂(g)     ΔH ="a" KJ/mol
CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)      ΔH ="b" KJ/mol
试写出由CH₄和O₂制取甲醇的热化学方程式：                          。
（2）还可以通过下列反应制备甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。
甲图是反应时CO和CH₃OH(g)的浓度随时间的变化情况。从反应开始到达平衡，用H₂表示平均反应速率υ(H₂)=                  _{_}。

（3）在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H₂，CO的平衡转化率随温度（T压强（P）的变化如乙图所示。
①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是_______。（填字母）
A．H₂的消耗速率等于CH₃OH的生成速率的2倍
B．H₂的体积分数不再改变
C．体系中H₂的转化率和CO的转化率相等
D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变
②比较A、B两点压强大小P_A________P_B（填“＞、＜、=”）。
③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L。如果反应开始时仍充入10 molCO和20 molH₂，则在平衡状态B时容器的体积V(B)=        L。
（4）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）。
①若KOH溶液足量，则写出电池总反应的离子方程式：___________________。
②若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8 mol，当有0.5 mol甲醇参与反应时，电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是              。

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
（1）利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)＋I₂(g)WI₂(g)。该反应在石英真空管中进行，如下图所示：

①该反应的平衡常数表达式K＝_______，若K＝1/2，向某恒容密闭容器中加入1mol I₂(g)和足量W(s)，反应达到平衡时I₂(g)的转化率为__________。
②该反应的△H____0（填“＞”或“＜”），上述反应体系中可循环使用的物质____。
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________（填序号）。
a．I₂与WI₂的浓度相等
b．W的质量不再变化
c．容器内混合气体的密度保持不变
d．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
（2）利用“隔膜电解法”处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH₃CHO＋H₂OCH₃CH₂OH＋CH₃COOH，实验室中，以一定浓度的乙醛和Na₂SO₄溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。

①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__________(填化学式)。
②电解池阳极区的电极反应式为_________________。
③在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m³乙醛含量为3000 mg·L^-1的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。
（1）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)      △H＝-a kJ·mol^－1；
CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)                   △H＝-b kJ·mol^－1；
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)                 △H＝-c kJ·mol^－1；
H₂O(g)＝H₂O(l)                        △H＝-d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH(l)燃烧热的热化学方程式为：_____________________________。
（2）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO₂和3mol H₂，发生的反应为：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)△H＝-a kJ/mol（a＞0）， 测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。（选填编号）
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．该体系中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且
保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K＝_______。（保留两位有效数字）。若改变条件       （填选项），可使K＝1。
A．增大压强  
B．增大反应物浓度  
C．降低温度  
D．升高温度  
E．加入催化剂
（3）某甲醇燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解的总反应离子方程式为：                                     。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。

一定温度下，在恒容密闭容器中充入2molNO₂与1molO₂发生反应如下：

4NO₂(g)+O₂(g) 2N₂O₅(g)
（1）已知平衡常数K_350℃＜K_300℃，则该反应是_________反应（填“吸热”或“放热”）；常温下，该反应能逆向自发进行，原因是_______________________________________。
（2）下列有关该反应的说法正确的是___________。
A．扩大容器体积，平衡向逆反应方向移动，混合气体颜色变深
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，再次达到平衡时NO₂转化率增大
C．恒温恒容下，当容器内的密度不再改变，则反应达到平衡状态
D．若该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度
（3）氮的化合物种类较多，如NH₃、NO、NO₂、HNO₃、硝酸盐等。
①亚硝酸是一种弱酸，能证明亚硝酸是弱电解质的是__________。
A．常温下，亚硝酸钠溶液的pH＞7
B．亚硝酸能和NaOH发生中和反应
C．用亚硝 酸 溶液做导电性实验，灯泡很暗
D．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍 ，pH＜4
②根据酸碱质子理论，凡是能给出质子的分子或离子都是酸，凡是能结合质子的分子或离子都是碱。按照这个理论，下列微粒属于两性物质的是___________。
a．H₂O   
b．NO₂^－  
c．H₂NCH₂COOH   
d．H₂PO₄^－   
e．H₂S
③氮同主族磷元素形成的Na₂HPO₄溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是___________________________________________(用离子方程式表示)。
（4）X、Y、Z、W分别是HNO₃、NH₄NO₃、NaOH、NaNO₂四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01 mol·L^-1的X、Y、Z、W溶液的pH。

将X、Y、Z各1mol·L^-1同时溶于水中制得混合溶液，则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 ________________________________________________。
（5）N₂O₅是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N₂O₅，工作原理如图。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为            。

（1）在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应：A(g)+B(g)2C(g)  ΔH < 0。t₁时刻达到平衡后，在t₂时刻改变某一条件，其反应过程如图。下列说法正确的是       （填序号字母）

a．0～t₁时，v_正>v_逆 ，t₂时，v_逆>v_正
b．混合气体的密度不再改变时，Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡
c．t₂时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C
d．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数Ⅰ<Ⅱ
（2）工业上常用CO₂和NH₃通过如下反应合成尿素[CO(NH₂)₂]。

t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10 molCO₂和0. 40 molNH₃，70 min开始达到平衡。反应中CO₂ ( g)的物质的量随时间变化如下表所示:

时间／min	0	20	70	80	100
n(CO2) ／mol	0.10	0.060	0.020	0.020	0.020

①20 min时，平均反应速率υ (CO₂ )=      mol/L·min。
②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0. 050 mo1CO₂和0. 20 molNH₃，重新建立平衡后CO₂的转化率与原平衡相比将           (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③上述可逆反应的平衡常数为_         (保留一位小数)。
④下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH₂)₂〕的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为                                   ，

（3）CH₄燃料电池，装置示意如图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。当 V="44.8" L时，电池总反应方程式为                ；用该电池为电源，以石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极均产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是________________。

I．将一定量NO₂和N₂O₄的混合气体通入体积为1L的恒温密闭容器中，各物质浓度随时间变化的关系如图1所示。

请回答：
（1）下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是           （填选项字母）。

A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变

B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变

C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变

D．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变

（2）反应进行到10 min时，共吸收热量11．38 kJ，则该反应的热化学方程式为                ；
（3）计算该反应的平衡常数K=                                          。
（4）反应进行到20 min时，再向容器内充入一定量NO₂，10min后达到新的平衡，此时测得c（NO₂）=0．9 mol／L。
①第一次平衡时混合气体中NO₂的体积分数为w₁，达到新平衡后混合气体中NO₂的体积分数为w₂，则w₁      w₂ （填“>”、“=”或“<”）；
②请在图2中画出20 min后各物质的浓度随时间变化的曲线（曲线上必须标出“X”和“Y”）。
II．（1）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO₄电池中某电极的工作原理如下图所示：

该电池的电解质为能传导Li⁺的固体材料。放电时该电极是电池的              极（填“正”或“负”），该电极反应式为                                      。
（2）用此电池电解含有0．1 mol/L CuSO₄和0．1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如电路中转移了0．02 mol e^－，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是__________L。

(13分)《华北电力大学学报：社会科学版》2014年第2期的文章《欧盟暂停征收航空碳排放税的法律思考》，该文章从欧盟暂停征收航空碳排放税的背景人手，分析了欧盟征收航空碳排放税的争议焦点所在，最后对欧盟暂停征收航空碳排放税进行了评析，并提出征收航空碳排放税是未来趋势的观点，希望在反对声中换一个视角来阐述征收航空碳排放税对于环境保护、技术革新和国际法的促进作用。
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质)，这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：
____C＋____KMnO₄＋____H₂SO₄→____CO₂↑＋____MnSO₄＋____K₂SO₄＋____H₂O
（2）活性炭可处理大气污染物NO。在2 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F。当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

上述反应T₁℃时的平衡常数为K₁，T₂℃时的平衡常数为K₂。
①计算K₁=        。
②根据上述信息判断，温度T₁和T₂的关系是(填序号)           。
a．T₁大于T₂       b．T₁小于T₂      c.无法比较
（3）工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：
CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)         ΔH＝－41 kJ/mol
已知：2H₂O (g)  =  2H₂ (g)＋O₂ (g)  ΔH＝＋484 kJ/mol，
①写出CO完全燃烧生成CO₂的热化学方程式：                        。
②某温度下，在一容积可变的容器中， CO转化生成CO₂的反应达到平衡时， CO、O₂和CO₂的物质的量分别为4 mol、2 mol、和4 mol.保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是：

A．均增加1 mol

B．均加倍

C．均减少1 mol

D．均减半

（4）现以CO、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成的燃料电池，采用电解法制备高铁酸盐Na₂FeO₄的装置如图所示。其中Y为CO₂。

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式                                 。
写出电解池中生成FeO₄^2－的电极反应式为                                 。

运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
（1）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g) △H="Q" kJ/mol。在T₁℃时，反应进行到不同时间（min）测得各物质的浓度（mol/L）如下：

时间 浓度	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)=______，T₁℃时，该反应的平衡常数K=              ；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是______（填字母编号）。
a．通入一定量的NO                    b．加入一定量的活性炭
c．加入合适的催化剂                   d．适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为3：1：1，则Q______0（填“＞”或“＜”）。
④在恒容条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______（填选项编号）。
a．单位时间内生成2nmol NO（g）的同时消耗nmol CO₂（g）
b．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
c．混合气体的密度不再发生改变
d．反应体系的压强不再发生改变
（2）某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N₂的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，利用以下反应：
NO+CON₂+CO₂（有CO）    2NON₂+O₂（无CO）

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，应控制最佳温度在           左右。
②用C_xH_y(烃)催化还原NO_x也可消除氮氧化物的污染。写出C₂H₆与NO₂发生反应的化学方程式     。
（3）以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为                 。

(13分)某条件下，在2 L密闭容器中发生如下反应：2NO₂(g) 2NO(g)＋O₂(g)
在三种不同条件下进行，其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃，实验Ⅲ在850 ℃，NO、O₂的起始浓度都为0，NO₂的浓度(mol·L^－1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题：

（1）实验Ⅱ隐含的反应条件是     。
（2）实验II中，从反应开始至达到平衡，用氧气浓度变化表示的化学反应速率为        。
（3）800 ℃时，该反应的平衡常数K=           ，该反应是     (填“吸” 或“ 放”)热反应。
（4）若实验Ⅰ中达到平衡后，再向密闭容器中通入2 mol由物质的量之比为1：1组成的NO₂与O₂混合气体(保持温度不变)，此时反应将向       进行(填“正反应方向”或“逆反应方向”)。
（5）NO₂、NO是重要的大气污染物，近年来人们利用NH₃在一定条件下与之反应而将其转化为无害的参与大气循环的物质，
如：8NH₃＋6NO₂7N₂＋12H₂O。若将此反应设计成原电池，融熔K₂CO₃为电解质，则正极反应方程式为：       。
（6）向AlCl₃溶液中逐滴加入氨水，发生如下反应Al^3＋＋3NH₃·H₂O Al(OH)₃↓＋3NH₄^＋ ，一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^－5 mol·L^－1时，沉淀已完全。已知当溶液中Al^3＋恰好沉淀完全时溶液的pH="4.7" ，则Al(OH)₃的溶度积常数为      (已知：lg2=0.3)。

研究表明丰富的CO₂完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳 源（石油和天然气）到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环。
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂和H₂在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂转化率达80%时的能量变化示意图。能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____________。

a．容器中压强不变       
b．H₂的体积分数不变
c．c（H₂）=3c（CH₃OH）       
d．容器中密度不变
e．2个C＝O断裂的同时有6个H－H断裂。
（2）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应
CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol[	平衡量/mol	达到平衡所需 时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验2条件下平衡常数K=           。
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值______（填具体值或取值范围）。
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂、H₂均为1mol，则此时V_正  V_逆（填“<”，“>”，“=”）。
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l） ＋ 3O₂（g） ＝ 2CO₂（g） ＋ 4H₂O（g）   ΔH＝－1275.6 kJ／mol
②2CO （g）+ O₂（g） ＝ 2CO₂（g）  ΔH＝－566.0 kJ／mol
③H₂O（g） ＝ H₂O（l）  ΔH＝－44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                           。
（4）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC₂O₄）溶液显酸性。常温下，向10 mL 0.01 mol·L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol·L^-1 NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系              ；
（5）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池的负极反应式为________；

氨气常用作致冷剂及制取铵盐和氮肥，是一种用途广泛的化工原料。（1）下表是当反应器中按n（N₂）:n（H₂）=1:3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是       。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是      （填字母）。
A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率
B．加催化剂能加快反应速率且提高H₂的平衡转化率
C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）= K（Q） >K（N）
③M点对应的H₂转化率是              。
（2）工业制硫酸的尾气中含较多的SO₂，为防止污染空气，回收利用SO₂，工业上常用氨水吸收法处理尾气。
①当氨水中所含氨的物质的量3mol，吸收标准状况下44.8 L SO₂时，溶液中的溶质为            。
②NH₄HSO₃溶液显酸性。用氨水吸收SO₂，当吸收液显中性时，溶液中离子浓度关系正确的是   （填字母）。
a．c（NH₄^＋） = 2c（SO₃^2－） ＋ c（HSO₃^－）
b．c（NH₄^＋）> c（SO₃^2-）> c（H⁺）= c（OH^-）
c．c（NH₄^＋）+ c（H⁺）= c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（3）氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：

①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择      （填“酸性”、“碱性”或“中性”）溶液。
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是                。
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池正极的电极反应方程式是                                   。

开发新能源、新材料是实现社会可持续发展的需要。请回答下列问题：
（1）下图是2LiBH₄/MgH₂体系放氢焓变示意图。

则：Mg（s）＋2B（s）=MgB₂（s）  ΔH＝        。
（2）采用球磨法制备Al与LiBH₄的复合材料，并对Al－LiBH₄体系与水反应产氢的特性进行下列研究：25℃水浴时，每克不同配比的Al－LiBH₄复合材料与水反应产生H₂体积随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是       （填字母）。

A．25℃时，纯铝与水不反应
B．25℃时，纯LiBH₄与水反应产生氢气
C．25℃时，Al－LiBH₄复合材料中LiBH₄含量越高，1000s内产生氢气的体积越大
（3）工业上可采用CO和H₂合成再生能源甲醇，其反应的化学方程式为
CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）。
①在一容积可变的密闭容器中，充有10 mol CO和20 mol H₂，用于合成甲醇。
CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（P）的关系如图所示：
上述合成甲醇的反应为    反应（填“放热”或“吸热”）。平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为     。若达到平衡状态A时容器的体积为10 L，则平衡状态B时容器的体积为     L。

②图中虚线为该反应在使用催化剂条件下，起始H₂、CO投料比和CO平衡转化率的关系图。当其他条件完全相同时，用实线画出不使用催化剂情况下，起始H₂、CO投料比和CO平衡转化率的关系示意图。

（4）己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚（CH₃OCH₃）碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是     （填字母）。
A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同
B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同
C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同
（5）LiFePO₄与Li_1－xFePO₄作为磷酸亚铁锂电池电极材料，充放电过程中，发生LiFePO₄与Li_1-xFePO₄之间的转化，电池放电时负极发生的反应为Li_xC₆-xe^-═xLi⁺+6C，写出电池放电时反应的化学方程式                    。

(共16分)Ⅰ.CO和H₂作为重要的燃料和化工原料，有着十分广泛的应用。
（1）已知：C(s)+O₂(g)=CO₂(g)         △H₁= -393．5 kJ·mol^-1
C(s)+H₂O(g)= CO(g)+H₂(g)     △H₂= +131．3 kJ·mol^-1
则反应CO(g)+H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g)+CO₂(g)△H=           kJ·mol^-1。
（2）利用反应CO(g) +H₂(g)+O₂(g) = CO₂(g) +H₂O(g)设计而成的MCFS燃料电池是用水煤气（CO和H₂物质的量之比为1:1）作负极燃气，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔点混合物做电解质的一种新型电池。现以该燃料电池为电源，以石墨作电极电解饱和NaCl溶液，反应装置以及现象如图所示。则有：

①燃料电池即电源的N极的电极反应式为 _______________________ ；
②已知饱和食盐水的体积为1 L，一段时间后，测得左侧试管中气体体积为11．2 mL(标准状况)，若电解前后溶液的体积变化忽略不计，而且电解后将溶液混合均匀，则此时溶液的pH为                。
Ⅱ.CO和NO是汽车尾气的主要污染物。消除汽车尾气的反应式之一为：
2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)。请回答下列问题：
（3）一定温度下，在一体积为VL的密闭容器中充人一定量的NO和CO时，反应进行到t时刻时达到平衡状态，此时n(CO)=amol、n(N0)=2amol、n(N₂)=bmol，且N₂占平衡混合气体总体积的1/4。
①该反应的平衡常数K=              （用只含a、V的式子表示）
②判断该反应达到平衡的标志是____（填序号）
A．v(CO₂)_生成=v(CO)_消耗
B．混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．混合气体的密度不再改变    
D．NO、CO、N₂、CO₂的物质的量浓度均不再变化
（4）在一定温度下，将2.0molNO、2.4molCO通入固定容积2L的密闭中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示，则：

①有害气体NO的转化率是      ，0～15minCO₂的平均反应速率v(CO₂)=____（保留小数点后三位）
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件是    。（填序号）。
A．增加CO的量     B．加入催化剂
C．减小CO₂的量     D．扩大容器体积

(14分)天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷｡下图为以天然气为原料制备化工产品的工艺流程｡

（1）CH₄的VSEPR模型为      
（2）一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并能使氨水再生，写出氨水再生时的化学反应方程式      
（3）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H₂(g)+CO(g)CH₃OH(g)；ΔH="-90.8" kJ·mol^-1
②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)；ΔH=-23.5kJ·mol^-1
③CO(g)+H₂O(g)CO₂(g) + H₂(g)；ΔH="-41.3" kJ·mol^-1
则催化反应Ⅱ室的热化学方程式为      
（4）在一定条件下，反应室Ⅲ(容积为VL)中充入amolCO与2amolH_{2 ，}在催化剂作用下反应生成甲醇：
CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g)，CO的平衡转化率与温度､压强的关系如图所示，则：①P₁       P₂(填“<”､“=”或“>”)。

②在其它条件不变的情况下，反应室Ⅲ再增加a mol CO与2a mol H₂，达到新平衡时，CO的转化率      (填“增大”､“减小”或“不变”)。
③在P₁压强下，100℃时，反应：CH₃OH(g)CO(g)+2H₂(g)的平衡常数为     (用含a､V的代数式表示)｡
（5）科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO₂和H₂O合成CH₄｡铜电极表面的电极反应式      

(13分)（1）在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s) △H₁＜0反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。

①该反应的平衡常数表达式为K＝___。升高温度，平衡常数将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
②能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________。
A．容器中压强不变      
B．混合气体的密度不变
C．υ(A):υ(B):υ(C)＝2:1:2    
D．c(A)＝c(C)
（2）为研究不同条件对反应2NO(g)+Cl₂(g)2C1NO(g)  △H₂＜0的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol C1₂，10 min时反应达到平衡。测得NO的转化率为。其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率为，则__________，(填“大于”“小于”或“等于”)。
（3）甲醇(CH₃OH)是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y₂O₃的ZrO₂晶体，在高温下它能传导O^2—离子。电池工作时负极反应式为_________________。用该燃料电池作电源，以石墨为电极电解足量的硫酸铜溶液，当电路中通过0.1 mol电子时，若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变，忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入_____(填物质名称)，其质量约为_______g。