Question

CO₂、SO₂、NO_x是對(duì)環(huán)境影響較大的氣體，控制和治理CO₂、SO₂、NO_x是解決溫室效應(yīng)、減少酸雨和光化學(xué)煙霧的有效途徑．
（1）下列措施中，有利于降低大氣中的CO₂、SO₂、NO_x濃度的是______ （填序號(hào)）
a．減少化石燃料的使用，開(kāi)發(fā)新能源
b．使用無(wú)氟冰箱，減少氟利昂排放
c．多步行或乘公交車，少用私家車
d．將工業(yè)廢氣用堿液吸收后再排放
（2）有學(xué)者設(shè)想以如圖所示裝置用電化學(xué)原理將CO₂、SO₂轉(zhuǎn)化為重要化工原料．
①若A為CO₂，B為H₂，C為CH₃OH，則正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____；
②若A為SO₂，B為O₂，C為H₂SO₄，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____；
當(dāng)電路中有1mole^-流過(guò)，正極區(qū)溶液中的H⁺的物質(zhì)的量的變化量△n（H⁺）=______mol．
（3）在研究氮的氧化物的轉(zhuǎn)化時(shí)，某小組查閱到以下數(shù)據(jù)：17℃、1.01×l0⁵Pa時(shí)，2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0的平衡常數(shù)K=13.3．
①若該條件下密閉容器中N₂O₄和NO₂的混合氣體達(dá)到平衡時(shí)，c（NO₂）=0.0300mol?L^-1，則c（N₂O₄）=______（保留兩位有效數(shù)字）
②若改變上述體系的某一個(gè)條件，達(dá)到新的平衡后，測(cè)得混合氣體中c（NO₂）=0.04mol?L^-1，c（N₂O₄）=0.007mol?L^-1，則改變的條件為_(kāi)_____．
（4）為了降低汽車尾氣對(duì)大氣的污染，有關(guān)部門擬用甲醇替代作為公交車的燃料．
①由CO和H₂合成甲醇的方法是CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），己知該反應(yīng)在300°C時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.27，該溫度下將2mol CO、3mol H₂利2molCH₃OH（g）充入容積為2L的密閉容器中，此時(shí)反應(yīng)將______（填“向正反應(yīng)方向進(jìn)行”、“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”）．
②己知：
a．用合成氣（CO和H₂）生產(chǎn)甲醇（CH₃OH），合成1mol CH₃OH（l）吸收熱量131.9kJ
b.2H₂（g）+CO（g）+O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-594.1kJ mol^-1則表示液態(tài)甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_____．

Answer 1

【答案】分析：（1）a、化石燃料的廢氣中均含有CO₂、SO₂、NO_x等氣體；
b、氟利昂的排放會(huì)破壞臭氧層，故b錯(cuò)誤；
c、汽車燃燒的廢氣中均含有CO₂、SO₂、NO_x等氣體；
d、工業(yè)廢氣中的CO₂、SO₂、NO_x等氣體均是酸性氣體，可以被堿液吸收；
（2）①燃料電池的工作原理，正極上是氧氣發(fā)生得電子得還原反應(yīng)；
②負(fù)極上二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)正極上電極反應(yīng)式計(jì)算；
（3）①根據(jù)平衡常數(shù)與物質(zhì)濃度之間的關(guān)系式計(jì)算；
②根據(jù)其平衡常數(shù)判斷；
（4）①根據(jù)濃度商常數(shù)與平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷；
②利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算．
解答：解：（1）a、化石燃料的廢氣中均含有CO₂、SO₂、NO_x等氣體，減少化石燃料的使用，開(kāi)發(fā)新能源，可以降低大氣中的CO₂、SO₂、NO_x濃度，故a正確；
b、使用無(wú)氟冰箱，減少氟里昂排放，可以減少臭氧層的破壞，故b錯(cuò)誤；
c、汽車燃燒的廢氣中均含有CO₂、SO₂、NO_x等氣體，多步行或乘公交車，少用專車或私家車，可以降低大氣中的CO₂、SO₂、NO_x濃度，故c正確；
d、工業(yè)廢氣中的CO₂、SO₂、NO_x等氣體均是酸性氣體，可以和堿液反應(yīng)生成鹽，被堿液吸收后再排放，可以降低大氣中的CO₂、SO₂、NO_x濃度，故d正確．
故選acd；
（2）①燃料電池的工作時(shí)，正極上是CO₂發(fā)生得電子得還原反應(yīng)，即CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，
故答案為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；
②若A為SO₂，B為O₂，C為H₂SO₄時(shí)，負(fù)極上二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸，電極反應(yīng)式為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-，正極上電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，根據(jù)電極反應(yīng)式知當(dāng)電路中有1mole^-流過(guò)，正極區(qū)溶液中的H⁺的物質(zhì)的量的變化量△n（H⁺）=1mol，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-，1；
（3）①c（N₂O₄）=Kc²（NO₂）=13.3×（0.0300）²mol/L=0.012mol/L，
故答案為：
②再次平衡時(shí)平衡常數(shù)K′==4.375＜13.3，平衡常數(shù)減小，則反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，改變條件是升高溫度，
故答案為：升溫；
（4）①將2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此狀態(tài)的濃度熵Qc===0.44＞0.27，即Qc＞K，所以此時(shí)反應(yīng)將向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，
故答案為：向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H=+131.9kJ/molⅠ
2H₂（g）+CO（g）+O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-594.1kJ/molⅡ
將方程式II-I得CH₃OH（l）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（-594.1kJ/mol ）-（+131.9kJ/mol ）=-726 KJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726 KJ/mol．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池原理、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、蓋斯定律等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，此點(diǎn)也是考試熱點(diǎn)，難度中等．