Question

2．近年以來，我國(guó)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(dǎo)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(zhì)），生成氣體E和氣體F．當(dāng)溫度分別在T₁℃和T₂℃時(shí)，測(cè)得平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量如表：

物質(zhì) n/mol T/℃	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請(qǐng)結(jié)合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式C+2NO?N₂+CO₂．
②上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c（{N_2}）•c（C{O_2}）}}{{c{{（NO）}^2}}}$，根據(jù)上述信息判斷，T₁和T₂的關(guān)系是  C  ．
A．T₁＞T₂       B．T₁＜T₂       C．無法比較
③在T₁℃下反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列措施能改變NO的轉(zhuǎn)化率的是cd．
a．增大c（NO）    b．增大壓強(qiáng)    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(shí)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(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺．
②用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理分析，在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)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(jiǎn)稱DMFC）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)化率高、對(duì)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(guān)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(fù)極（填“正”或“負(fù)”），b電極反應(yīng)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(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；
②計(jì)算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)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(dòng)原理分析解答，
a．增大c（NO），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動(dòng)；
b．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)；
c．反應(yīng)移動(dòng)存在熱效應(yīng)，升高溫度，平衡一定移動(dòng)；
d．移去部分生成物F，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)；
（2）①反應(yīng)器中二氧化硫、碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HI；
②HI分解反應(yīng)為可逆反應(yīng)；
（3）根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②從C+2NO?N₂+CO₂，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c（{N_2}）•c（C{O_2}）}}{{c{{（NO）}^2}}}$，由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，故答案為：$\frac{{c（{N_2}）•c（C{O_2}）}}{{c{{（NO）}^2}}}$；C；
③a．增大c（NO），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不變，故a錯(cuò)誤；
b．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)移動(dòng)存在熱效應(yīng)，升高溫度，平衡一定移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率一定變化，故c正確；
d．移去部分生成物F，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；故答案為：cd；
（2）①反應(yīng)器中二氧化硫、碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HI，離子反應(yīng)為SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，
故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②HI分解反應(yīng)為可逆反應(yīng)，則使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，
故答案為：HI分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行；
（3）根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為 CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案為：負(fù)；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡常數(shù)及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、平衡的移動(dòng)以及原電池的工作原理等，難度中等，由于該反應(yīng)的熱效應(yīng)不知，故T₁和T₂的關(guān)系無法比較，此為易錯(cuò)點(diǎn)．