Question

12．減少二氧化碳的排放，氮氧化物、二氧化硫的處理與利用是一項(xiàng)重要的熱點(diǎn)課題．
Ⅰ．（1）CO₂經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）△H  在0.1MPa時(shí)，按n（CO₂）：n（H₂）=1：3投料，圖1所示不同溫度（T）下，平衡時(shí)的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量（n）的關(guān)系．

①該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②曲線b表示的物質(zhì)為H₂O．
③為提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是加壓（或不斷分離出水）．
（2）在強(qiáng)酸性的電解質(zhì)水溶液中，惰性材料做電極，電解CO₂可得到多種燃料，其原理如圖2所示．
b為電源的正極，電解時(shí)，生成乙烯的電極反應(yīng)式是2CO₂+12e^-+12H⁺=C₂H₄+4H₂O．
Ⅱ．（3）用活性炭還原法可以處理氮氧化物．如反應(yīng)：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=Q kJ•mol^-1．
在T₁℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

時(shí)間（min） 濃度（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①T_l℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{9}{16}$．
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是通入一定量的NO；適當(dāng)縮小容器的體積；增大壓強(qiáng)；通入等物質(zhì)的量的CO₂和N₂（答一種即可）．
Ⅲ．（4）工業(yè)上可以用NaOH溶液或氨水吸收過(guò)量的SO₂，分別生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性．相同條件下，同濃度的兩種酸式鹽的水溶液中c（SO₃^2-）較小的是NH₄HSO₃，用文字和化學(xué)用語(yǔ)解釋原因HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，NH₄⁺水解使c（H⁺）增大，電離平衡逆向移動(dòng)，c（SO₃^2-）濃度減�。�

Answer 1

分析 （1）由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)放熱；可知a為CO₂的變化曲線，結(jié)合計(jì)量數(shù)關(guān)系可知b為水，c為C₂H₄的變化曲線；
（2）太陽(yáng)能電池為電源，電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，乙烯在陰極生成．據(jù)此解答；
（3）①T_l℃時(shí)，由表格數(shù)據(jù)可知20min達(dá)到平衡，平衡濃度c（N₂）=0.3mol/L、c（CO₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，以此計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)；
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），由圖表數(shù)據(jù)分析，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，平衡常數(shù)K′═$\frac{0.36×0.36}{（0.48）^{2}}$=$\frac{9}{16}$，平衡常數(shù)不變，則結(jié)合濃度增大的影響因素來(lái)解答；
（4）根據(jù)銨根水解成酸性，抑制亞硫酸氫根的電離比較同濃度的兩種酸式鹽的水溶液中c（SO₃^2-）的濃度．

解答 解：（1）①由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)放熱，
故答案為：＜；
②隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，因氫氣為反應(yīng)物，則另一條逐漸增多的曲線為CO₂，由計(jì)量數(shù)關(guān)系可知b為水，c為C₂H₄的變化曲線，
故答案為：H₂O；
③為提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是增大壓強(qiáng)，
故答案為：加壓（或不斷分離出水）；
（2）電解時(shí)，二氧化碳在b極上生成乙烯，得到電子的一極為電源的正極，電極反應(yīng)式為2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O，
故答案為：正；2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O；
（3）①T_l℃時(shí)，由表格數(shù)據(jù)可知20min達(dá)到平衡，平衡濃度c（N₂）=0.3mol/L、c（CO₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，則K=$\frac{0.3×0.3}{（0.4）^{2}}$=$\frac{9}{16}$，
故答案為：$\frac{9}{16}$；
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），由圖表數(shù)據(jù)分析，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，平衡常數(shù)K′═$\frac{0.36×0.36}{（0.48）^{2}}$=$\frac{9}{16}$，平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)不變說(shuō)明改變的條件一定不是溫度；由氮?dú)鉂舛仍龃�，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反�?yīng)前后氣體體積不變，則改變的條件可能是通入一定量的NO或適當(dāng)縮小容器的體積或增大壓強(qiáng)或通入等物質(zhì)的量的CO₂和N₂，
故答案為：通入一定量的NO或適當(dāng)縮小容器的體積或增大壓強(qiáng)或通入等物質(zhì)的量的CO₂和N₂．
（4）因?yàn)镠SO₃^-?H⁺+SO₃^2-，生成亞硫酸根離子，又銨根水解成酸性，抑制亞硫酸氫根的電離，所以NH₄HSO₃中c（SO₃^2-）濃度減小，
故答案為：NH₄HSO₃；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，NH₄⁺水解使c（H⁺）增大，電離平衡逆向移動(dòng)，c（SO₃^2-）濃度減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題涉及氧化還原、化學(xué)平衡移動(dòng)以及原電池反應(yīng)等知識(shí)，考查了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．