Question

13．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）利用反應(yīng)：6NO₂+8NH₃$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$7N₂+12H₂O可以處理硝酸工業(yè)中產(chǎn)生的NO₂，消除尾氣污染．上述反應(yīng)中，每轉(zhuǎn)移1.2mol電子，消耗的NO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是6.72L．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-196.6 kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H=-113.0 kJ•mol^-1
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol^-1．
（3）如圖是1molNO₂（g）和1molCO（g）反應(yīng)生成CO₂（g）和NO（g）過(guò)程中的能量變化示意圖，若在反應(yīng)體系中加入催化劑，則E₁減小
（填“增大”“減小”或“不變”，下同），△H不變；
請(qǐng)寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1．
（4）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視．可用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，負(fù)極通入CO，正極通入空氣與CO₂的混合氣，制得燃料電池．電池的負(fù)極反應(yīng)式為2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂；使用該電池用惰性電極電解200mL1.5mol/L的NaCl溶液，電解時(shí)兩極共產(chǎn)生448mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），寫出該電解反應(yīng)的離子方程式2Cl^-+2H₂O═Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；假設(shè)溶液體積不變，則電解后該溶液的pH為13．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中NO₂中N元素化合價(jià)由+4降低為氮?dú)庵?價(jià)，據(jù)此計(jì)算NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計(jì)算NO₂的體積；
（2）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（3）加入催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，但是不改變反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量，由圖可知，1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO放出熱量368-134=234kJ，根據(jù)熱化學(xué)方程式書寫原則進(jìn)行書寫；
（4）該燃料電池中，負(fù)極上CO失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，根據(jù)電解食鹽水的總反應(yīng)來(lái)及計(jì)算回答，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）反應(yīng)中NO₂中N元素化合價(jià)由+4降低為氮?dú)庵?價(jià)，轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO₂的物質(zhì)的量=$\frac{1.2mol}{4}$=0.3mol，故消耗NO₂的體積=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，故答案為：6.72；
（2）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，（①-②）×$\frac{1}{2}$得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g） 故△H=$\frac{1}{2}$×[（-196.6kJ•mol^-1）-（-113.0kJ•mol^-1）]=-41.8kJ•mol^-1，故答案為：-41.8；
（3）加入催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，則E₁和E₂都減小，催化劑不能改變反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量之差，即反應(yīng)熱不改變，所以催化劑對(duì)反應(yīng)熱無(wú)影響，由圖可知，1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO放出熱量368-134=234kJ，反應(yīng)熱化學(xué)方程式為NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1，
故答案為：減小；不變；NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1；
（4）該熔融鹽燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2CO₂+4e^-═2 CO₃^2-，負(fù)極上燃料CO失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂；電解氯化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，根據(jù)總反應(yīng)當(dāng)兩極上共收集到0.448L即0.02 mol氣體時(shí)，則生成的氯氣和氫氣均是0.01mol，所以生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.02mol，所以氫氧化鈉的濃度C=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，所以pH=13，
故答案為：2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂； 2Cl^-+2H₂O═Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；13．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，題目難度中等，涉及氧化還原反應(yīng)計(jì)算、電化學(xué)知識(shí)、反應(yīng)熱計(jì)算、注意熱化學(xué)方程式的書寫方法和計(jì)算應(yīng)用，注意焓變計(jì)算和物質(zhì)聚集狀態(tài)的標(biāo)注，學(xué)習(xí)中要準(zhǔn)確把握．