Question

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______．
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？______（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=______．
（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：______．
（3）汽車(chē)尾氣是城市空氣的污染源之一，治理的方法之一是在汽車(chē)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：______．
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_(kāi)_____（阿伏加德羅常數(shù)的值用N_A表示），放出的熱量為_(kāi)_____kJ．

Answer 1

【答案】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===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^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+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2.4N_A；
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：2.4N_A；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．