Question

燃煤的煙道氣和汽車尾氣是造成近年來肆虐全國各地霧霾天氣的原因之一．
（1）用CH₄催化還原氮氧化物．已知CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=a kJ/mol
欲計算反應(yīng)CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）的反應(yīng)熱△H₂，則還需要查找一個化合反應(yīng)的反應(yīng)熱△H₃，當(dāng)反應(yīng)中各物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)之比為最簡整數(shù)比時，△H₃=b kJ/mol，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．據(jù)此計算出△H₂=

 

kJ/mol（用含a和b的式子表示）．
（2）用活性炭還原法處理可消除氮氧化物污染．向密閉的真空容器中（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計）加入NO和足量的活性炭，恒溫（T₁℃）條件下發(fā)生反應(yīng)：
C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．現(xiàn)測得反應(yīng)進(jìn)行到不同時間段各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol/L 時間/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30

則T₁℃時該反應(yīng)平衡常數(shù)為

 

（保留兩位小數(shù)）．
（3）在一定條件下，科學(xué)家利用從煙道氣中分離出CO₂與太陽能電池電解水產(chǎn)生的H₂合成甲醇，其過程如圖一所示：

①15～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱堿性，上述合成線路中用作CO₂吸收劑．用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因：

 

．
②以甲醇燃料電池做電源，用如圖二所示裝置，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是（用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示）：

 

、

 

．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡建立的過程

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律解答本題；
（2）20min-30min反應(yīng)達(dá)到平衡，圖表中平衡濃度，依據(jù)平衡常數(shù)的概念計算得到；
（3）①氨基結(jié)合水電離平衡中的氫離子，促進(jìn)水電離平衡正向進(jìn)行，氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性；
②根據(jù)電解池的工作原理和雙水解原理知識來回答．

解答： 解：（1）已知反應(yīng)  CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=a kJ/mol   ①
                  CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H₂  ②
根據(jù)蓋斯定律可知，將

①- ②

2

可得：
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₃=

△H1-△H2

2

=bkJ/mol    
而△H₁=a kJ/mol，故可解得△H₂=（ a-2b）kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₃=bkJ/mol；a-2b；
（2）20-30min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g），各物質(zhì)的平衡濃度為：c（CO₂）=c（N₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=

C(CO2)?C(N2)

C2(NO)

=

0.3×0.3

0．42

=0.56，故答案為：0.56；   
（3）①乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結(jié)合氫離子，使溶液中的氫氧根離子濃度增大，反應(yīng)的離子方程式為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
故答案為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
②在電解池中，金屬鋁為陽極，發(fā)生電極反應(yīng)：Al→Al³⁺+3e^-，鋁離子會和碳酸氫根離子之間發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳，即Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，溶液逐漸變渾濁，故答案為：Al→Al³⁺+3e^-；Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑．

點評：本題是一道考查學(xué)生有關(guān)電化學(xué)和熱化學(xué)知識的綜合題目，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度較大．