Question

12．燃料的使用和防污染是社會發(fā)展中一個無法回避的矛盾話題．
（1）我國北方冬季燒煤供暖所產(chǎn)生的廢氣是霧霾的主要來源之一．經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)將煤炭在O₂/CO₂的氣氛下燃燒，能夠降低燃煤時NO的排放，主要反應(yīng)為：
2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H
若①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+110.5kJ•mol^-1
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-393.5kJ•mol^-1
則△H=-746.5kJ•mol^-1．
（2）甲醇可以補(bǔ)充和部分替代石油燃料，緩解能源緊張．一定條件下，在容積為VL的密閉容器中充入a molCO與2a mol H₂合成甲醇，CO平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示．
①P₁＜ P₂（填“＞”、“＜”或“=”），理由是甲醇的合成反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高
②該甲醇合成反應(yīng)在A點(diǎn)的平衡常數(shù)K=$\frac{12{V}^{2}}{{a}^{2}}$（用a和V表示）．
③下列措施中能夠同時滿足增大反應(yīng)速率和提高CO轉(zhuǎn)化率的是c．（填寫相應(yīng)字母）
a、使用高效催化劑  b、降低反應(yīng)溫度 c、增大體系壓強(qiáng)
d、不斷將CH₃OH從反應(yīng)混合物中分離出來
e、增加等物質(zhì)的量的CO和H₂
（3）機(jī)動車的尾氣也是霧霾形成的原因之一．
①近幾年有人提出在催化劑條件下，利用汽油中揮發(fā)出來的C₃H₆催化還原尾氣中的NO氣體生成三種無污染的物質(zhì)．請寫出該過程的化學(xué)方程式：2C₃H₆+18NO=6CO₂+6H₂O+9N₂．
②電化學(xué)氣敏傳感器法是測定汽車尾氣常用的方法之一．其中CO傳感器的工作原理如圖2所示，則工作電極的反應(yīng)式為CO-2e^-+H₂O=CO₂+2H⁺．
（4）工業(yè)上可以用NaOH溶液或氨水吸收過量的SO₂，分別生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性．相同條件下，同濃度的兩種酸式鹽的水溶液中c（SO₃^2-）較小的是NH₄HSO₃，用文字和化學(xué)用語解釋原因HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，NH₄⁺水解使c（H⁺）增大，電離平衡逆向移動，c（SO₃^2-）濃度減小．

Answer 1

分析 （1）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+110.5kJ•mol^-1
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-393.5kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律②+③×2-①可得2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g），據(jù)此計算；
（2）①由圖象可知，相同溫度下，P₂壓強(qiáng)下CO轉(zhuǎn)化率大于P₁壓強(qiáng)下的轉(zhuǎn)化率，正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，CO轉(zhuǎn)化率增大；
②A點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為0.75，則轉(zhuǎn)化的CO為0.75a mol，則：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：a      2a         0
變化量（mol）：0.75a  1.5a       0.75a
平衡量（mol）：0.25a  0.5a       0.75a
再根據(jù)平衡常數(shù)K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積之比列式；
③根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素分析；
（3）①C₃H₆催化還原尾氣中的NO氣體，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成無毒氣體二氧化碳和氮?dú)猓?br />②由圖可知，工作電極上是CO氧化生成二氧化碳，需要有水參加反應(yīng)，由守恒守恒可知有氫離子生成；
（4）根據(jù)銨根水解成酸性，抑制亞硫酸氫根的電離比較同濃度的兩種酸式鹽的水溶液中c（SO₃^2-）的濃度．

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+110.5kJ•mol^-1
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-393.5kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律②+③×2-①可得2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ•mol^-1；
故答案為：-746.5；
（2）①由圖象可知，相同溫度下，P₂壓強(qiáng)下一氧化碳轉(zhuǎn)化率大于P₁壓強(qiáng)下的轉(zhuǎn)化率，甲醇的合成反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高，所以P₁＜P₂，
故答案為：＜；甲醇的合成反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高；
②A點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為0.75，則轉(zhuǎn)化的CO為0.75a mol，則：
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：a     2a        0
變化量（mol）：0.75a 1.5a     0.75a
平衡量（mol）：0.25a 0.5a     0.75a
在容積為VL的密閉容器中，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75a÷V}{（0.25a÷V）（0.5a÷V）^{2}}$=$\frac{12{V}^{2}}{{a}^{2}}$；
故答案為：$\frac{12{V}^{2}}{{a}^{2}}$；
③a、使用高效催化劑只能增大反應(yīng)速率，不能改變平衡移動，所以CO的轉(zhuǎn)化率不變，故錯誤；
 b、降低反應(yīng)溫度會減慢反應(yīng)速率，故錯誤；
c、增大體系壓強(qiáng)不僅增大反應(yīng)速率，而且平衡也向正反應(yīng)方向移動，所以CO的轉(zhuǎn)化率也增大，故正確；
d、不斷將CH₃OH從反應(yīng)混合物中分離出來，即減小生成物的濃度，則反應(yīng)速率減小，故錯誤；
e、增加等物質(zhì)的量的CO和H₂，即增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率增大，但增加了CO則CO的轉(zhuǎn)化率也減小，故錯誤；
故答案為：c；
（3）①C₃H₆催化還原尾氣中的NO氣體，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成無毒氣體二氧化碳和氮?dú)�，所以反�?yīng)方程式為：2C₃H₆+18NO=6CO₂+9N₂+6H₂O，故答案為：2C₃H₆+18NO=6CO₂+9N₂+6H₂O；
②由圖可知，工作電極上是CO氧化生成二氧化碳，需要有水參加反應(yīng)，由守恒守恒可知有氫離子生成，電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+H₂O=CO₂+2H⁺；
故答案為：CO-2e^-+H₂O=CO₂+2H⁺；
（4）因為HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，生成亞硫酸根離子，又銨根水解成酸性，抑制亞硫酸氫根的電離，所以NH₄HSO₃中c（SO₃^2-）濃度減小；
故答案為：NH₄HSO₃；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，NH₄⁺水解使c（H⁺）增大，電離平衡逆向移動，c（SO₃^2-）濃度減�。�

點(diǎn)評 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計算應(yīng)用，化學(xué)平衡影響因素的分析判斷，平衡移動原理分析應(yīng)用，原電池電極反應(yīng)和電解池原理的理解應(yīng)用，題目難度中等．