(2010?祁陽(yáng)縣一模)一氧化碳、二氧化硫和氮的氧物是重要的化工原料,但也是大氣的主要污染物,綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容之一.
(1)硫酸生產(chǎn)中,SO2催化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g),反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示.
①圖中A表示
反應(yīng)物總能量
反應(yīng)物總能量

②該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5對(duì)圖中E的大小有何影響?
降低
降低
(填“增大”、“降低”、“沒(méi)有”).
③在一定條件下,將0.100molSO2(g)和0.060molO2(g)放入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(SO3)=0.04mol/L.則該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
1.6×103
1.6×103

(2)一定條件下,氫氣與一氧化碳按一定比例可生成潔凈能源甲醇(CH3OH),則:
①n(H2):n(CO)=
2:1
2:1

②甲醇高效燃料電池是以CH3OH為燃料,O2為氧化劑,KOH為電解質(zhì)組成.該電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為:
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

(3)汽車尾氣是城市空氣的污染源之一,治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”(用鉑、鈀合金作催化劑),它的特點(diǎn)是使CO和NO反應(yīng),生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無(wú)毒氣體.
①寫(xiě)出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式:
2CO+2NO═2CO2+N2
2CO+2NO═2CO2+N2

②用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染.例如:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△=-1160kJ/mol
若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72LCH4還原NO2到N2,整個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為
2.4NA
2.4NA
(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示),放出的熱量為
260.1
260.1
kJ.
分析:(1)①依據(jù)圖示能量變化分析A為反應(yīng)物;
②催化劑能降低反應(yīng)的活化能;
③依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算平衡濃度,結(jié)合平衡常數(shù)的概念計(jì)算得到;
(2)①依據(jù)原子守恒分析判斷;
②燃料電池,燃料做原電池的負(fù)極反應(yīng)物是電子發(fā)生氧化反應(yīng),氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng);
(3)①根據(jù)反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物寫(xiě)出化學(xué)方程式;
②依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用.
解答:解:(1)①依據(jù)圖示能量變化分析,A為反應(yīng)物總能量(或SO2和O2的總能量),故答案為:反應(yīng)物總能量;
 ②反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5對(duì)圖中活化能E降低,加快反應(yīng)速率,故答案為:降低;   
③在一定條件下,將0.100molSO2(g)和0.060molO2(g)放入容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(SO3)=0.04mol/L.依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算平衡濃度;
                2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)
起始量(mol/L) 0.0500   0.0300     0
變化量(mol/L) 0.04     0.02     0.04
平衡量(mol/L) 0.01     0.01     0.04
則該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
c2(SO3)
c2(SO2)×c(o2)
=
(0.04)2
(0.01)2×0.01
=1.6×103,故答案為:1.6×103;
(2)①一定條件下,氫氣與一氧化碳按一定比例可生成潔凈能源甲醇(CH3OH),依據(jù)原子守恒得到化學(xué)方程式為:2H2+CO=CH3OH,則n(H2):n(CO)=2:1,
故答案為:2:1;
 ②甲醇高效燃料電池是以CH3OH為燃料,O2為氧化劑,KOH為電解質(zhì)組成.該電池放電時(shí),甲烷在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,
故答案為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
(3)①一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無(wú)毒氣體,判斷為N2,生成產(chǎn)物為CO2和N2;反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2CO+2NO=N2+2CO2,
故答案為:2CO+2NO═2CO2+N2;   
②CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△=-574kJ/mol  ①
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△=-1160kJ/mol  ②
依據(jù)蓋斯定律①+②得到2CH4(g)+4NO2(g)═2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△=-1734kJ/mol,
得到熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△=-867kJ/mol;
若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72LCH4還原NO2到N2,n(CH4)=0.3mol,1mol甲烷完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子8mol,所以0.3mol甲烷反應(yīng)整個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為2.4NA
依據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算得到放熱為0.3mol×867KJ.mol=260.1KJ;
故答案為:2.4NA;260.1.
點(diǎn)評(píng):本題考查了化學(xué)反應(yīng)的能量變化影響因素分析判斷,平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用,原電池的電極判斷,電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě),蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用,熱化學(xué)方程式的計(jì)算應(yīng)用,題目難度中等.
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  X    Y    Z
A 水泥 硅酸鹽產(chǎn)品 無(wú)機(jī)非金屬材料
B 膠體 分散系 混合物
C 電解質(zhì) 離子化合物 化合物
D 吸氧腐蝕 電化學(xué)腐蝕 金屬腐蝕

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X Y
A 再加入N2 H2的轉(zhuǎn)化率
B 再加入NH3 N2的體積分?jǐn)?shù)
C 增大體積 N2的轉(zhuǎn)化率
D 升高溫度 混合氣體密度

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