Question

氫是一種重要的非金屬元素．氫的單質及其化合物在科學研究和工業(yè)生產中有著廣泛而重要的作用．
（1）某硝酸廠處理尾氣中NO的方法是：催化劑存在時用H₂將NO還原為N₂．已知：

則H₂還原NO生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式是：

 

．
（2）在一定條件下，用H₂將二氧化碳轉化為甲烷的反應如下：CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，達到平衡時各物質的濃度分別為CO₂ 0.2mol?L^-1，H₂0.8mol?L^-1，CH₄0.8mol?L^-1，H₂O1.6mol?L^-1．則CO₂的平衡轉化率為

 

．上述反應的平衡常數表達式K=

 

．200℃時該反應的平衡常數K=64.8，則該反應的△H

 

0（填“＞’’或“＜”）．
（3）某研究小組以H₂與CaCl₂制備某種鈣的化合物．已知反應只生成甲、乙兩種化合物．對產物分析發(fā)現：化合物甲的組成中鈣、氯元素的質量分數分別為52.29%、46.41%，化合物乙的水溶液顯酸性．請回答下列問題：
①乙的化學式為

 

．
②甲與水反應可得H₂，其化學方程式是：

 

．
（4）H₂的獲得途徑很多，由哈工大研究小組設計的微生物電解有機廢水法，既可以清除廢水中的有機雜質，同時可以獲得氫氣．如圖為一種處理含甲醇工業(yè)廢水的微生物電解池，寫出電解過程中，陽極發(fā)生的電極反應式：

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,化學電源新型電池

專題：

分析：（1）根據能量變化圖，則反應斷鍵共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以該反應共放出2797-2132=665kJ的熱量，據此書寫；
（2）依據化學平衡三段式列式計算，轉化率=

消耗量

起始量

×100%計算；根據平衡常數為生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積書寫；比較300℃與200℃時的平衡常數K的值判斷反應的△H；
（3）①化合物乙的水溶液顯酸性，根據元素守恒知乙為氯化氫；
②化合物甲的組成中鈣、氯元素的質量分數分別為52.29%、46.41%，還有一種元素，根據反應中元素守恒知，另一種元素為氫元素，則其鈣原子、氯原子和氫原子個數之比=

52.29%

40

：

46.41%

35.5

：

1-52.29%-46.41%

1

=1：1：1，所以甲的化學式為CaHCl，甲和水反應生成氫氣，同時生成氯化鈣、氫氧化鈣，反應方程式為：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
（4）陽極上是CH₃OH發(fā)生失電子生成二氧化碳和氫離子的氧化反應，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；

解答： 解：（1）根據能量變化圖，則反應斷鍵共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以該反應共放出2797-2132=665kJ的熱量，熱化學方程式為：2NO（g）+2H₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-665kJ?moL^-1；故答案為：2NO（g）+2H₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-665kJ?moL^-1；
（2）平衡狀態(tài)c（H₂）=c（CH₄）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.2mol/L；
               CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L） 1.0      4.0       0        0
變化量（mol/L） 0.8      3.2       0.8      1.6
平衡量（mol/L） 0.2      0.8       0.8      1.6
CO₂的平衡轉化率=

0.8mol/L

1.0mol/L

×100%=80%
反應的平衡常數表達式K=

C(H 2O) 2C(CH 4)

C(CO 2)C(H 2) 4

=

1.6 2×0.8

0.2×0.8 4

=25，因為200℃時該反應的平衡常數K=64.8，所以升溫K變小，平衡向逆反應方向移動，所以△H＜0；
故答案為：80%；

C(H 2O) 2C(CH 4)

C(CO 2)C(H 2) 4

；＜；
（3）①化合物乙的水溶液顯酸性，根據元素守恒知乙為氯化氫；故答案為：HCl；
②化合物甲的組成中鈣、氯元素的質量分數分別為52.29%、46.41%，還有一種元素，根據反應中元素守恒知，另一種元素為氫元素，則其鈣原子、氯原子和氫原子個數之比=

52.29%

40

：

46.41%

35.5

：

1-52.29%-46.41%

1

=1：1：1，所以甲的化學式為CaHCl，甲和水反應生成氫氣，同時生成氯化鈣、氫氧化鈣，反應方程式為：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
故答案為：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
（4）陽極上是CH₃OH發(fā)生失電子生成二氧化碳和氫離子的氧化反應，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺．

點評：本題考查了熱化學方程式定量計算，化學方程式三段式計算應用，原電池原理的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．