Question

7．汽車作為一種現(xiàn)代交通工具正在進入千家萬戶，汽車尾氣中含有CO、NO₂等有毒氣體，其污染問題也成為當今社會急需解決的問題．
Ⅰ．對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使CO、NO_x有毒氣體相互反應轉化為無毒氣體．2xCO+2NO_x═2xCO₂+N₂．當轉移電子物質(zhì)的量為0.8x mol時，該反應生成4.48LLN₂（標準狀況下）．
Ⅱ．一氧化碳是一種用途相當廣泛的化工基礎原料．可以還原金屬氧化物，可以用來合成很多有機物如甲醇（CH₃OH）、二甲醚（CH₃OCH₃）等，還可以作燃料．
（1）在壓強為0.1MPa條件下，將amolCO與3amolH₂的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0；
①該反應的平衡常數(shù)表達式為$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$．
②若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是BD．
A．升高溫度 B．將CH₃OH（g）從體系中分離  C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入1molCO和3molH₂
（2）已知：①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-90.7kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
則3CO（g）+3H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-246.1KJ•mol^-1．
（3）CO-空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是摻雜Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2-．該電池負極的電極反應式為CO-2e^-+O^2-=CO₂．
（4）甲醇也是新能源電池的燃料，但它對水質(zhì)會造成一定的污染．有一種電化學法可消除這種污染．其原理是：2滴甲醇，1mL1.0mol•L^-1硫酸，4mL0.1mol•L^-1硫酸鈷（CoSO₄）混合溶液，插上兩根惰性電極，通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實驗室用如圖裝置模擬上述過程：
①檢驗電解時產(chǎn)生的CO₂氣體，井穴板穴孔內(nèi)應盛放澄清石灰水溶液．
②寫出凈化甲醇的離子方程式6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ、依據(jù)化學方程式中元素化合價變化計算電子轉移總數(shù)，每生成1molN2電子轉移0.4xmol電子計算；
Ⅱ、（1）①依據(jù)化學方程式和平衡常數(shù)概念書寫平衡常數(shù)表達式；
②增加甲醇產(chǎn)率需要平衡正向進行，依據(jù)平衡移動原理結合反應特征是氣體體積減小的放熱反應分析選項判斷；
（2）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需讓化學方程式；
（3）CO-空氣燃料電池中，燃料一氧化碳在負極失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳，依據(jù)傳導離子配平電荷守恒；
（4）①檢驗二氧化碳應用澄清石灰水檢驗；
②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co³⁺被還原生成Co²⁺．

解答 解：I、2xCO+2NO_x═2xCO₂+N₂，反應中生成1molN₂電子轉移2xmol電子，當轉移電子物質(zhì)的量為0.8x mol時，反應生成氮氣0.2mol，
標準狀況下氣體體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L；
故答案為：4.48L；
II、（1）①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，反應的平衡常數(shù)K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$；
故答案為：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$；

②反應是氣體體積減小的放熱反應，若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率：
A．升高溫度，平衡逆向進行，甲醇產(chǎn)率減小，故A錯誤；                       
B．將CH₃OH（g）從體系中分離，平衡正向進行，甲醇產(chǎn)率增大，故B正確；
C．充入He，使體系總壓強增大，分壓不變，平衡不動，故C錯誤；     
 D．再充入1mol CO和3mol H₂ ，反應物濃度增大，平衡正向進行，甲醇產(chǎn)率增大，故D正確；
故答案為：BD；
（2）①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-90.7kJ•mol^-1
    ②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
    ③CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計算①×2+②+③得到：3CO（g）+3H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-246.1KJ•mol^-1；
故答案為：-246.1KJ•mol^-1；
（3）CO-空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是攙雜Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2-，燃料一氧化碳在負極失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳，用傳導離子O^2-，配平書寫該電池負極的電極反應式為CO-2e^-+O^2-=CO₂；
故答案為：CO-2e^-+O^2-=CO₂；
（4）①檢驗電解時產(chǎn)生的CO₂氣體，用澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在，井穴板穴孔內(nèi)應盛放澄清石灰水；
故答案為：澄清石灰水；
②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co³⁺被還原生成Co²⁺，溶液呈酸性，則生成物中含有氫離子，所以該反應離子方程式為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
故答案為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺．

點評 本題考查了化學平衡常數(shù)概念、氧化還原反應電子轉移的分析應用，原電池原理、蓋斯定律等知識點，根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學方程式，根據(jù)得失電子書寫電極反應式，注意電極反應式要結合傳導離子配平書寫，難度不大．