Question

16．近年來，我國多地頻現(xiàn)種種極端天氣，二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是導致極端天氣的重要因素．
（1）活性炭可用于處理大氣污染物NO，在1L恒容密閉容器中加入0.100mol NO和2.030mol固體活性炭（無雜質），生成氣體E和氣體F．當溫度分別在T₁℃和T₂℃時，測得平衡時各物質的物質的量如下表：

	活性炭	NO	E	F
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①結合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應的化學方程式C+2NO?N₂+CO₂；
②上述反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（{N}_{2}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，根據(jù)上述信息判斷，T₁和T₂的關系是C；
A．T₁＞T₂B．T₁＜T₂C．無法比較
③在T₁℃下反應達到平衡后，下列措施能改變NO的轉化率的是cd；
a．增大c（NO）   b．增大壓強  c．升高溫度   d．移去部分F
（2）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO₂降低環(huán)境污染，同時又能制得H₂，具體流程如圖1所示

①用離子方程式表示反應器中發(fā)生的反應SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②用化學平衡移動的原理分析，在HI分解反應中使用膜反應器分離出H₂的目的是HI分解為可逆反應，及時分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應正向進行；
（3）開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一．直接甲醇燃料電池（簡稱DMFC）由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注．DMFC工作原理如圖2所示
通過a氣體的電極是原電池的負極（填“正”或“負”），b電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；
②平衡常數(shù)表達式是用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積；由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應移動，由于正反應是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
③根據(jù)平衡移動原理分析解答，
a．增大c（NO），相當于增大壓強，該反應前后氣體的物質的量不變，平衡不移動；
b．該反應前后氣體的物質的量不變，增大壓強，平衡不移動；
c．反應移動存在熱效應，升高溫度，平衡一定移動；
d．移去部分生成物F，平衡向正反應移動；
（2）①反應器中二氧化硫、碘發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和HI；
②HI分解反應為可逆反應；
（3）根據(jù)圖知，交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應．

解答 解：（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應為可逆反應，故反應方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應移動，由于正反應是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，
故答案為：C；
③a．增大c（NO），相當于增大壓強，該反應前后氣體的物質的量不變，平衡不移動，NO的轉化率不變，故a不符合；
b．該反應前后氣體的物質的量不變，增大壓強，平衡不移動，NO的轉化率不變，故b不符合；
c．反應移動存在熱效應，升高溫度，平衡一定移動，NO轉化率一定變化，故c符合；
d．移去部分生成物F，平衡向正反應移動，NO的轉化率增大，故d符合；
故答案為：cd；
（2）①反應器中二氧化硫、碘發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和HI，離子反應為SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，
故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②HI分解反應為可逆反應，則使用膜反應器分離出H₂的目的是及時分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應正向進行，
故答案為：HI分解為可逆反應，及時分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應正向進行；
（3）根據(jù)圖知，交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應，負極反應式為 CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案為：負；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

點評 本題考查平衡常數(shù)及化學平衡的有關計算、平衡的移動以及原電池的工作原理等，難度中等，由于該反應的熱效應不知，故T₁和T₂的關系無法比較，此為易錯點．