Question

已知CO₂、SO₂、NO_x是對(duì)環(huán)境影響較大的氣體，請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)知識(shí)參與環(huán)境治理，使我們周圍的空氣更好．
（1）硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃，反應(yīng)混合體系中SO₃的百分含量和溫度的關(guān)系如圖1所示（曲線上
點(diǎn)均為平衡狀態(tài)）．由圖可知：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H

 

0（填“＞”或“＜”），若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，平衡

 

移動(dòng)（填“向左”、“向右”或“不移動(dòng)”）；
②若溫度為T₁時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí)，v_（正）

 

v_（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）；
③硫酸廠的SO₂尾氣用過(guò)量的氨水吸收，對(duì)SO₂可進(jìn)行回收及重新利用，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

、

 

；
④新型氨法煙氣脫硫技術(shù)是采用氨水吸收煙氣中的SO₂，再用一定量的磷酸與上述吸收產(chǎn)物反應(yīng)．其優(yōu)點(diǎn)除了能回收利用SO₂外，還能得到一種復(fù)合肥料，該復(fù)合肥料可能的化學(xué)式為：

 

（只要求寫一種）；
（2）汽車尾氣（含有烴類、CO、NO_x等物質(zhì)）是城市空氣的污染源．治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”（用鉑、鈀合金作催化劑）．其前半部反應(yīng)方程式為：2CO+2NO 

催化劑

2CO₂+N₂．它的優(yōu)點(diǎn)是

 

；
（3）有人設(shè)想用圖2所示裝置，運(yùn)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，則正極電極反應(yīng)式為

 

；
②若A為SO₂，B為O₂，C為H₂SO₄．科研人員希望每分鐘從C處獲得100mL 10mol/L H₂SO₄，則A處通入煙氣（SO₂的體積分?jǐn)?shù)為1%）的速率為

 

L/min（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①根據(jù)圖象可知溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行分析；根據(jù)恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，等效為降低壓強(qiáng)判斷移動(dòng)方向；
②D狀態(tài)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)需要向三氧化硫含量增大的分方向進(jìn)行；
③反應(yīng)方程式為：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃ （NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
④氨氣是堿性氣體，可以和酸反應(yīng)生成鹽；
（2）依據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物為無(wú)毒氣體分析；
（3）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根據(jù)電極反應(yīng)：SO₂+O₂+H₂O=H₂SO₄進(jìn)行計(jì)算即可．

解答： 解：（1）①由圖可知，溫度越高，混合體系中SO₃的百分含量越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，即向左移動(dòng)，升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，體積應(yīng)增大，反應(yīng)混合物各組分的濃度降低，等效為降低壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低平衡向體積增大方向移動(dòng)，即向逆方向移動(dòng)．
故答案為：＜；向左；
②由于D狀態(tài)未達(dá)平衡，混合體系中SO₃的百分含量小于平衡時(shí)的，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，所以v_正＞v_逆，
故答案為：＞；
③硫酸廠的SO₂尾氣用過(guò)量的氨水吸收，對(duì)SO₂可進(jìn)行回收及重新利用，反應(yīng)的化學(xué)方程式為；SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃、（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案為：SO₂+H₂O+2NH₃=（NH₄）₂SO₃；（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
④氨氣是堿性氣體，可以和磷酸反應(yīng)生成鹽，產(chǎn)生的鹽隨著酸的磷酸的量的多少而不同，可以產(chǎn)生磷酸銨，磷酸氫銨或是磷酸二氫銨；
故答案為：（NH₄）₃PO₄（或（NH₄）₂HPO₄或NH₄H₂PO₄）；
（2）汽車尾氣（含有烴類、CO、NO_x等物質(zhì)）是城市空氣的污染源．治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”（用鉑、鈀合金作催化劑）．其前半部反應(yīng)方程式為：2CO+2NO 

催化劑

2CO₂+N₂．它的優(yōu)點(diǎn)是使CO與NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無(wú)毒氣體；
故答案為：使CO與NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無(wú)毒氣體；
（3）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)，根據(jù)電極反應(yīng)：SO₂+O₂+H₂O=H₂SO₄，每分鐘從C處獲得100mL10mol/LH₂SO₄，
即1mol，則需要二氧化硫的物質(zhì)的量為1mol，所以A處通入煙氣（SO₂的體積分?jǐn)?shù)為1%）的物質(zhì)的量為100mol，體積為：100mol×22.4L/mol=2240L．
故答案為：2240．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析，尾氣處理方法，原電池原理的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．