Question

1．煤炭燃燒時產生的大量S0₂、NO對環(huán)境影響極大，需嚴格控制二者的產生與排放．
（1）實驗證明生成NO的主要原因為髙溫時煤燃燒的中間產物NH₃、HCN等會被迅速 氧化為NO．請寫出此條件下，HCN被氧化為NO的化學反應方程式4HCN+7O₂═4CO₂+4NO+2H₂O．
（2）研究人員發(fā)現，將煤炭在O₂/CO₂的氣氛下燃燒，能夠降低燃煤時NO的排放，主要反應為：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂ （g）△H
已知：①2NO（g）+2C（8）=N₂（g）+2CO（g）△H₁=akj•mol^-1
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）△H₂=bkj•mol^-1
③2CO（g）+O₂ （g）═2CO₂ （g）△H=ckj．mol^-1  則△H₃=ckj•mol^-1
△H=（a+2b+c）kj•mol^-1
（3）對于2NO（g）+2CO（g）═N₂ （g）+2CO₂ （g），在一定溫度下，于2L的恒容密閉容器中 充人0.1mol NO和0.3molCO，如圖1為容器內的壓強（P）與起始壓強（P₀）的比值 （P/P₀）隨時間的變化曲線．

①該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$．
②0-5min內，該反應的平均反應速率（N₂）=0.003mol/（L•min）；平衡時NO的轉化率為80%．
③若13min時，向該容器中再充入0.06molCO，15min時再次達到平衡，此時容器內P/P0的比值應在圖中A點的下方（填“上方”或“下方”）．
（4）以連二硫酸鹽（S₂O₄^2-，）為媒介，使用間接電化學法也可處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖2所示．
①陰極區(qū)的電極反應式為2SO₃^2-+4H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
②NO吸收轉化后的主要產物為NH₄⁺，若通電一段時間后，陰極區(qū)n（SO₃^2- ）減少了 0.1mol，則此過程中理論上吸收的NO在標準狀況下的體積為448mL．

Answer 1

分析 （1）HCN被氧化為NO，還生成二氧化碳和水；
（2）由①2NO（g）+2C（8）=N₂（g）+2CO（g）
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）
③2CO（g）+O₂ （g）═2CO₂ （g）
結合蓋斯定律可知，①+②×2+③得到2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂ （g）；
（3）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
②壓強之比等于物質的量的比，結合三段法計算；
③13min時向容器中再充入0.06 mol CO，若平衡不移動，容器內壓強（P）與起始壓強（P₀）的比值$\frac{P}{{P}_{0}}$=$\frac{n}{{n}_{0}}$$\frac{0.4-0.04+0.06}{0.4}$=1.05；
（4）①陰極區(qū)失去電子生成S₂O₄^2-；
②結合NO～NH₄⁺～5 e^-計算．

解答 解：（1）HCN被氧化為NO的化學反應方程式為4HCN+7O₂═4CO₂+4NO+2H₂O，故答案為：4HCN+7O₂═4CO₂+4NO+2H₂O；
（2）由①2NO（g）+2C（8）=N₂（g）+2CO（g）
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）
③2CO（g）+O₂ （g）═2CO₂ （g）
結合蓋斯定律可知，①+②×2+③得到2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂ （g）；
所以△H=（a+2b+c）kJ/mol，
故答案為：（a+2b+c）；
（3）①由反應可知，化學平衡表達式K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$，故答案為：K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；
②由圖，5min時，$\frac{P}{{P}_{0}}$=0.925，根據阿伏伽德羅定律推論，同溫和同體積時$\frac{P}{{P}_{0}}$=$\frac{n}{{n}_{0}}$=0.925，
             2NO （g）+2CO （g）?N₂（g）+2CO₂（g）
初始    0.1mol        0.3mol            0                    0
變化    2x mol        2x mol           x mol         2x mol
5min  （0.1-2x） mol    （0.3-2x） mol        x mol         2x mol
$\frac{0.4}{0.4-x}$=0.925，x=0.03 mol
v（N₂）=$\frac{0.03mol}{2L×5min}$=0.003 mol/（L•min），
同理，2NO （g）+2CO （g）?N₂（g）+2CO₂（g）
初始    0.1mol        0.3mol           0               0
變化    2x′mol       2x′mol         x′mol      2x′mol
平衡  （0.1-2x′） mol   （0.3-2x′） mol     x′mol      2x′mol
$\frac{0.4}{0.4-x}$=0.9，x′=0.04 mol，α（NO）=$\frac{0.08}{0.10}$×100%=80%，
故答案為：0.003mol/（L•min）；80%；
③13min時向容器中再充入0.06 mol CO，若平衡不移動，容器內壓強（P）與起始壓強（P₀）的比值$\frac{P}{{P}_{0}}$=$\frac{n}{{n}_{0}}$$\frac{0.4-0.04+0.06}{0.4}$=1.05，由于充入CO后增大了反應物的濃度，所以平衡向氣體物質的量減少的方向移動，再次平衡后容器內氣體物質的量必然少于0.42，所以此時$\frac{P}{{P}_{0}}$＜1.05即在A點的下方，
故答案為：下方；
（4）①由圖可知，陰極區(qū)通入液體主要含SO₃^2-，流出主要含S₂O₄^2-，所以陰極區(qū)電極反應式為2SO₃^2-+4H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O，
故答案為：2SO₃^2-+4H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
②若通電一段時間后陰極區(qū)n（SO₃^2-）減少了0.1 mol，此過程轉移0.1mol e^-；由于NO吸收轉化后的主要產物為NH₄⁺，NO～NH₄⁺～5e^-，若電路中轉移轉移0.1mol e^-，消耗NO 0.02mol，標準狀況下體積為448mL，
故答案為：448．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握平衡三段法、轉化率的計算及平衡移動的影響為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意（4）中為解答的難點，題目難度不大．