Question

2．近年以來，我國多地頻現(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)，測得平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表

物質(zhì) T/℃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=$\frac{c（{N}_{2}）．c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，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
（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（簡稱DMFC）由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(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化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
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；
（2）①從流程圖可知，在反應(yīng)器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反應(yīng)，分離出氫氣有利于平衡正向移動(dòng)；
（3）根據(jù)電子流向知，左邊電極是負(fù)極、右邊電極是正極，所以通入a氣體的電極是負(fù)極、通入b的電極是正極，電解質(zhì)溶液呈酸性，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水．

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化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}）．c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；
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：$\frac{c（{N}_{2}）．c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；c；
（2）①從流程圖可知，在反應(yīng)器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反應(yīng)方程式為SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②HI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，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)方向及電子流動(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) 本題考查氧化還原反應(yīng)、原電池原理、化學(xué)平衡常數(shù)含義等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，明確物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理及原電池原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，題目難度不大．