Question

污染與環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為現(xiàn)在我國(guó)最熱門(mén)的一個(gè)課題，污染分為空氣污染，水污染，土壤污染等．
（1）為了減少空氣中SO₂的排放，常采取的措施有：
①將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料．
已知：H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ?mol^-1
寫(xiě)出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

．
該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
②洗滌含SO₂的煙氣．以下物質(zhì)可作洗滌劑的是

 

（選填序號(hào)）．
a．Ca（OH）₂      b．CaCl₂c．Na₂CO₃       d．NaHSO₃
（2）為了減少空氣中的CO₂，目前捕碳技術(shù)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用，捕碳劑常用（NH₄）₂CO₃，反應(yīng)為：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）=2NH₄HCO₃（aq）△H₃
為研究溫度對(duì)（NH₄）₂CO₃捕獲CO₂效率的影響，在某溫度T₁下，將一定量的（NH₄）₂CO₃溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO₂氣體（用氮?dú)庾鳛橄♂寗�），在t時(shí)刻，測(cè)得容器中CO₂氣體的濃度．然后分別在溫度為T(mén)₂、T₃、T₄、T₅下，保持其他初始實(shí)驗(yàn)條件不變，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間測(cè)得CO₂氣體濃度，其關(guān)系如圖1，則：

①△H₃

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在T₄～T₅這個(gè)溫度區(qū)間，容器內(nèi)CO₂氣體濃度變化趨勢(shì)的原因是：

 

．
（3）催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染．
①催化反硝化法中，用H₂將NO₃^-還原為N₂，一段時(shí)間后，溶液的堿性明顯增強(qiáng)．則反應(yīng)離子方程式為：

 

．
②電化學(xué)降解NO₃^-的原理如圖2，電源正極為：

 

（選填填“A”或“B”），陰極反應(yīng)式為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,電解原理

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）①利用蓋斯定律解答第一問(wèn)，第二問(wèn)中，書(shū)寫(xiě)K的表達(dá)式時(shí)注意只寫(xiě)g、aq，而不寫(xiě)l、s狀態(tài)就行；
②工業(yè)生產(chǎn)中選擇尾氣吸收劑，主要看能否反應(yīng)；
（2）①?gòu)腸（CO₂）的變化趨勢(shì)可見(jiàn)，開(kāi)始時(shí)變小是沒(méi)達(dá)到平衡，拐點(diǎn)是平衡點(diǎn)，其后，隨溫度的升高c（CO₂）增大，說(shuō)明平衡向逆向移動(dòng)，反應(yīng)放熱；
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，c（CO₂）自然升高；
（3）①用H₂將NO₃^-還原為N₂且溶液的堿性明顯增強(qiáng)，說(shuō)明氫反應(yīng)后生成了OH^-，氮元素生成N₂，依據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒可寫(xiě)出該離子方程式；
②與電源正極相連的是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，從圖上可見(jiàn)，在與B相連的電極上NO₃^-生成了N₂，發(fā)生還原反應(yīng)，可見(jiàn)A為陽(yáng)極；在陰極上NO₃^-生成了N₂，且有質(zhì)子交換膜，可見(jiàn)有H⁺在陽(yáng)極參與反應(yīng)，依據(jù)依據(jù)原子守恒和電荷守恒可寫(xiě)出電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）①已知：
①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ?mol^-1
②C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ?mol^-1
據(jù)蓋斯定律：②-①得  C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1
書(shū)寫(xiě) C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，C為固體，不列入，則K=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1 ；K=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

；
②在題給的四種物質(zhì)中，CaCl₂和NaHSO₃不能與SO₂反應(yīng)，Ca（OH）₂ 和Na₂CO₃ 可以反應(yīng)，故答案為：ac；
（2）①?gòu)腸（CO₂）的變化趨勢(shì)可見(jiàn)，開(kāi)始時(shí)變小是沒(méi)達(dá)到平衡，反應(yīng)向正向進(jìn)行，拐點(diǎn)是平衡點(diǎn)，其后，隨溫度的升高c（CO₂）增大，說(shuō)明平衡向逆向移動(dòng)，故△H＜0，故答案為：＜；
②拐點(diǎn)是平衡點(diǎn)，切△H＜0，T₃后，隨溫度的升高平衡向逆向移動(dòng)，c（CO₂）增大，
故答案為：T₄～T₅反應(yīng)達(dá)平衡，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，平衡逆向移動(dòng)，CO₂的吸收效率降低（或NH₄HCO₃部分分解）；
（3）①NO₃^-還原為N₂且溶液的堿性明顯增強(qiáng)，說(shuō)明H₂反應(yīng)后生成了OH^-．依據(jù)電荷守恒NO₃^-與OH^-的化學(xué)計(jì)量數(shù)應(yīng)相同；因?yàn)樯�成N₂，NO₃^-的化學(xué)計(jì)量數(shù)一定是2或2的倍數(shù)，且2molNO₃^-反應(yīng)轉(zhuǎn)移10mol電子，據(jù)得失電子守恒，需H₂5mol 可得：2NO₃^-+5H₂→N₂+2OH^-
根據(jù)原子守恒，還應(yīng)生成4mol4H₂O，
故答案為：2 NO₃^-+5H₂

催化劑  .

N₂+2OH^-+4H₂O；
②圖上可見(jiàn)，在與B相連的電極上NO₃^-生成了N₂，發(fā)生還原反應(yīng)，是陰極，可見(jiàn)A為陽(yáng)極；
在陰極上NO₃^-生成了N₂，陽(yáng)極上只能是OH^-反應(yīng)生成O₂，可見(jiàn)有H⁺在陽(yáng)極參與反應(yīng)，2molNO₃^-反應(yīng)10mol電子生成1molN₂，2 NO₃^-+10e^-→N₂，12molH⁺恰好結(jié)合O生成
H₂O，并且也符合電荷守恒，
故答案為：A；2NO₃^-+12 H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查知識(shí)點(diǎn)較多，有一定難度，特別是第（3）問(wèn)，出的很好．符合現(xiàn)在的高考要求，起點(diǎn)相同，跨度較大．