Question

19．能源、環(huán)境與人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)，研究它們的綜合利用有重要意義．
（1）氧化還原法消除氮氧化物的轉(zhuǎn)化如下：NO$→_{反應(yīng)Ⅰ}^{O_{3}}$NO₂$→_{反應(yīng)Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N₂
①反應(yīng)I為：NO+O₃=NO₂+O₂，生成11.2L O₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol．
②反應(yīng)II中，當(dāng)n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂．
（2）硝化法是一種古老的生產(chǎn)硫酸的方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氮氧化物的循環(huán)轉(zhuǎn)化，主要反應(yīng)為：
NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1
已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1．
寫(xiě)出NO和O₂反應(yīng)生成NO₂的熱化學(xué)方程式2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g），△H=-113.0kJ•mol^-1．
（3）將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO₂（g）+6H₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OCH{\;}_{3}）×{c}^{3}（H{\;}_{2}O）}{c{\;}^{2}（CO{\;}_{2}）c{\;}^{6}（H{\;}_{2}）}$．
（4）合成氣CO和H₂在一定條件下能發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0．
在容積均為V L的I、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)相同密閉容器中分別充入a mol CO和2a mol H₂，三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T(mén)₁、T₂、T₃且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)均進(jìn)行到t min時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)υ（CO）%如右圖所示，此時(shí)I、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)容器中一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是Ⅲ；若三個(gè)容器內(nèi)的反應(yīng)再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后都達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是T₁．
（5）據(jù)報(bào)道以二氧化碳為原料，采用特殊的電極電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液可得到多種燃料，其原理如圖所示．電解時(shí)，b極上生成乙烯的電極反應(yīng)式為2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)化合價(jià)的變化來(lái)確定電子轉(zhuǎn)移數(shù)目；
②反應(yīng)方程式中，化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比；
（2）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算，①NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，由②-①×2計(jì)算得到；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積進(jìn)行計(jì)算；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)圖3中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圖象，CO百分含量，Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)分析解答；
根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響來(lái)判斷，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率減��；
（5）太陽(yáng)能電池為電源，電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，乙烯在陰極生成；

解答 解：（1）①NO+O₃═NO₂+O₂，生成1mol氧氣轉(zhuǎn)移電子是2mol，生成11.2L即0.5molO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol，故答案為：1；
②當(dāng)n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2，即NO₂和CO（NH₂）₂的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比是3：2，其方程式表示為：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂，
故答案為：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂；
（2）已知：①NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1；
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，
由②-①×2得：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g），△H=-196.6kJ•mol^-1-2×（-41.8kJ•mol^-1）=-113.0 kJ•mol^-1，
故答案為：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g），△H=-113.0 kJ•mol^-1；
（3）2CO₂（g）+6H₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；
平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，所以平衡常數(shù)K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OCH{\;}_{3}）×{c}^{3}（H{\;}_{2}O）}{c{\;}^{2}（CO{\;}_{2}）c{\;}^{6}（H{\;}_{2}）}$，故答案為：$\frac{c（CH{\;}_{3}OCH{\;}_{3}）×{c}^{3}（H{\;}_{2}O）}{c{\;}^{2}（CO{\;}_{2}）c{\;}^{6}（H{\;}_{2}）}$；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)圖3中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圖象，CO百分含量由小到大依次為：Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，T₁中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T₂中的狀態(tài)，CO百分含量減小，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，說(shuō)明T₁未達(dá)平衡狀態(tài)，T₂中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T₃中的平衡狀態(tài)，CO百分含量增大，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明T₂可能達(dá)平衡狀態(tài)，一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是Ⅲ，
該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，若三個(gè)容器內(nèi)的反應(yīng)都達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Ⅰ容器溫度最低，所以CO轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是T₁，
故答案為：Ⅲ；T₁；
（5）電解時(shí)，二氧化碳在b極上生成乙烯，電極反應(yīng)式為2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O，故答案為：2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，涉及氧化還原反應(yīng)、化學(xué)方程式和電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、查蓋斯定律的應(yīng)用、平衡常數(shù)的計(jì)算、以及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算知識(shí)，難度較大．側(cè)重于影響平衡移動(dòng)及平衡常數(shù)的因素的考查，注意知識(shí)的歸納和整理是關(guān)鍵．