Question

【題目】燃料的使用和防污染是社會(huì)發(fā)展中一個(gè)無法回避的矛盾話題。

（1）我國(guó)北方冬季燒煤供暖所產(chǎn)生的廢氣是霧霾的主要來源之一。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)將煤炭在O2/CO2的氣氛下燃燒，能夠降低燃煤時(shí)NO的排放，主要反應(yīng)為：

2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g） △H

若①N2（g）+O2（g）═2NO（g） △H1=+180.5kJ·mol－1

②2CO（g）═2C（s）+O2（g） △H2=+221kJ·mol－1

③C（s）+O2（g）═CO2（g） △H3=﹣393.5kJ·mol－1

則△H= kJ·mol－1。

（2）為了提高燃料的利用率，可以將甲醇設(shè)計(jì)為燃料電池，寫出熔融K2CO3做電解質(zhì)時(shí)，甲醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：___________________；該電池負(fù)極與水庫(kù)的鐵閘相連時(shí)，可以保護(hù)鐵閘不被腐蝕，這種方法叫做________________。

（3）含有甲醇的廢水隨意排放會(huì)造成水污染，可用ClO2將其氧化為CO2，然后再加堿中和即可。寫出處理甲醇酸性廢水過程中，ClO2與甲醇反應(yīng)的離子方程式：___________________。

（4）機(jī)動(dòng)車的尾氣也是霧霾形成的原因之一。

①近幾年有人提出在催化劑條件下，利用汽油中揮發(fā)出來的C3H6催化還原尾氣中的NO氣體生成三種無污染的物質(zhì)。請(qǐng)寫出該過程的化學(xué)方程式： ；

②電化學(xué)氣敏傳感器法是測(cè)定汽車尾氣常用的方法之一。其中CO傳感器的工作原理如上圖所示，則對(duì)電極的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

【答案】（1）－746.5

（2）CH3OH-6e-+3CO32-=2H2O+4CO2↑；外加電流的陰極保護(hù)法。

（3）6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O。

（4）①2C3H6+18NO=6CO2+9N2+6H2O；②O2+4e-+4H+=2H2O。

【解析】

試題分析：

（1）根據(jù)蓋斯定律，③×2＋②-①得：（-393.5）×2＋221－180.5=﹣746.5kJ·mol－1，

則2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g） △H=﹣746.5kJ·mol－1；

（2）甲醇燃料電池的負(fù)極為甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，當(dāng)熔融K2CO3做電解質(zhì)時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH- 6e-+3CO32- = 2H2O + 4CO2↑；該電池負(fù)極與水庫(kù)的鐵閘相連時(shí)，鐵閘為陰極，可以保護(hù)鐵閘不被腐蝕，這種方法叫做外加電流的陰極保護(hù)法。

（3）根據(jù)題意，ClO2將甲醇氧化為CO2，本身轉(zhuǎn)化為Cl-，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒，先缺項(xiàng)配平，然后根據(jù)電荷守恒再配平，則反應(yīng)的離子方程式為6ClO2 + 5CH3OH = 6Cl- + 5CO2 + 6H+ + 7H2O。

（4）①根據(jù)題意，C3H6催化還原尾氣中的NO氣體生成三種無污染的物質(zhì)，這三種物質(zhì)分別為氮?dú)�、二氧化碳和水蒸氣，然后根�?jù)化合價(jià)升降相等和原子守恒配平，則該過程的化學(xué)方程式為2C3H6+18NO= 6CO2+6H2O+9N2；②根據(jù)CO傳感器的工作原理圖可知，工作電極是CO失電子生成CO2，則工作電極的電極反應(yīng)式為CO－2e－＋H2O=CO2＋2H+；對(duì)電極是O2得電子，則對(duì)電極的電極反應(yīng)式為O2+4e- +4H+ = 2H2O。