Question

10．廢水、廢氣、廢渣的處理是減少污染、保護(hù)環(huán)境的重要措施

（1）SO₂能造成酸雨，向煤中加生石灰可以減少其排放，原理的方程式為2SO₂+2CaO+O₂=2CaSO₄．
（2）用稀土等催化劑能將汽車尾氣中的CO、NO_x、碳?xì)浠�合物轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)，從而減少汽車尾氣污染．已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
寫出NO（g）與CO（g）催化轉(zhuǎn)化成N₂（g）和CO₂（g）的熱化學(xué)方程式2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ/mol．
（3）用NH₃還原NO_x生成N₂和H₂O．現(xiàn)有NO、NO₂的混合氣3L，可用同溫同壓下3.5L的NH₃恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N₂，則原混合氣體中NO和NO₂的物質(zhì)的量之比為1：3．
（4）納米級Cu₂O具有優(yōu)良的催化性能，制取Cu₂O的方法有：
①加熱條件下用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂制備納米級Cu₂O，同時放出N₂．該制法的化學(xué)方程式為4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂+6H₂O．
②用陰離子交換膜控制電解液中OH^-的濃度制備納米Cu₂O，反應(yīng)為2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，如圖1所示．
該電解池的陽極反應(yīng)式為2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O．
③檢驗生成該物質(zhì)的最簡單操作的名稱丁達(dá)爾效應(yīng)．
（5）SO₂經(jīng)催化氧化可生成SO₃，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
  2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-a kJ•mol^-1
在T₁℃時，將2mol SO₂、1mol O₂充入容積為2L的密閉容器A中，充分反應(yīng)并達(dá)到平衡，此過程中放出熱量98.3kJ，測得SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則a=196.6，T₁℃時，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=4_．若將初始溫度為T₁℃的2molSO₂和1molO₂充入容積為2L的絕熱密閉容器B中，充分反應(yīng)，在T₂℃時達(dá)到平衡，在此溫度時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為K₂．則K₁＞ K₂ （填“＞”、“＜”或“=”）．
（6）在微電子工業(yè)中NF₃常用作氮化硅的蝕刻劑，工業(yè)上通過電解含NH₄F等的無水熔融物生產(chǎn)NF₃，其電解原理如圖2所示．
①氮化硅的化學(xué)式為Si₃N₄．
②a電極為電解池的陽（填“陰”或“陽”）極，寫出該電極的電極反應(yīng)式：NH₄⁺+3F^--6e^-=NF₃+4H⁺；電解過程中還會生成少量氧化性極強(qiáng)的氣體單質(zhì)，該氣體的分子式是F₂．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫與氧化鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣被氧氣氧化為硫酸鈣；
（2）已知：①．N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
②．2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
③．C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，③×2-②-①可得：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）；
（3）相同條件下，氣體體積之比等于其物質(zhì)的量之比，假設(shè)NO、NO₂的混合氣體為3mol，氨氣為3.5mol，由于反應(yīng)生成N₂和H₂O，根據(jù)H原子守恒計算H₂O的物質(zhì)的量，設(shè)NO、NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，由二者物質(zhì)的量之和及氧原子守恒列方程計算解答；
（4）①由題目信息可知，N₂H₄與Cu（OH）₂生成Cu₂O、N₂，由元素守恒可知有水生成，配平書寫方程式；
②陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu失去電子，與通過陰離子交換膜的氫氧根離子反應(yīng)生成Cu₂O、與水；
③由于得到納米級Cu₂O，具有膠體的性質(zhì)，可以用丁達(dá)爾效應(yīng)檢驗；
（5）測得SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則參加反應(yīng)的SO₂為2mol×50%=1mol，則：
          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol）：2        1        0
轉(zhuǎn)化（mol）：1        0.5      1
平衡（mol）：1        0.5      1
計算2molSO₂反應(yīng)放出的熱量可得a的值；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，代入平衡濃度計算；
若將初始溫度為T₁℃的2molSO₂和1molO₂充入容積為2L的絕熱密閉容器B中，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行，容器內(nèi)溫度升高，平衡會向逆反應(yīng)進(jìn)行，平衡常數(shù)減小；
（6）①氮化硅的化學(xué)式為Si₃N₄；
②由圖可知，b極產(chǎn)生氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，b為陰極，則a為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，NH₄F失去電子得到
NF₃，還有H⁺生成；電解過程中還會生成少量氧化性極強(qiáng)的氣體單質(zhì)，該單質(zhì)為氟氣．

解答 解：（1）二氧化硫與氧化鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣被氧氣氧化為硫酸鈣，總反應(yīng)方程式為：2SO₂+2CaO+O₂=2CaSO₄，
故答案為：2SO₂+2CaO+O₂=2CaSO₄；
（2）已知：①．N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
②．2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
③．C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，③×2-②-①可得：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g），所以△H=（-393.5kJ/mol）×2-（-221.0kJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5 kJ/mol，
故熱化學(xué)方程式為：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ/mol，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ/mol；
（3）相同條件下，氣體體積之比等于其物質(zhì)的量之比，假設(shè)NO、NO₂的混合氣體為3mol，氨氣為3.5mol，由于反應(yīng)生成N₂和H₂O，根據(jù)H原子守恒，則生成H₂O的物質(zhì)的量$\frac{3.5mol×3}{2}$=5.25mol，設(shè)NO、NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，由二者物質(zhì)的量之和及氧原子守恒可得則：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=3}\\{x+2y=5.25}\end{array}\right.$，解得x=0.75、y=2.25，故NO、NO₂的物質(zhì)的量之比為0.75mol：2.25mol=1：3，
故答案為：1：3；
（4）①由題目信息可知，N₂H₄與Cu（OH）₂生成Cu₂O、N₂，由元素守恒可知有水生成，配平方程式為：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂+6H₂O，
故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+N₂+6H₂O；
②陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu失去電子，與通過陰離子交換膜的氫氧根離子反應(yīng)生成Cu₂O、與水，該電解池的陽極反應(yīng)式為：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O，
故答案為：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O；
③由于得到納米級Cu₂O，具有膠體的性質(zhì)，可以用丁達(dá)爾效應(yīng)檢驗，故答案為：丁達(dá)爾效應(yīng)；
（5）測得SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則參加反應(yīng)的SO₂為2mol×50%=1mol，則：
          2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
開始（mol）：2        1         0
轉(zhuǎn)化（mol）：1        0.5       1
平衡（mol）：1        0.5       1
1molSO₂反應(yīng)放出熱量98.3kJ，則2molSO₂反應(yīng)放出的熱量為98.3kJ×2=196.6kJ，故反應(yīng)熱△H-196.6kJ/mol，則a=196.6；
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{1}{2}）^{2}}{（\frac{1}{2}）^{2}×\frac{0.5}{2}}$=4；
若將初始溫度為T₁℃的2molSO₂和1molO₂充入容積為2L的絕熱密閉容器B中，在T₂℃時達(dá)到平衡，在此溫度時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為K₂，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行，容器內(nèi)溫度升高，平衡會向逆反應(yīng)進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，即K₁＞K₂，
故答案為：196.6；4；＞；
（6）①氮化硅的化學(xué)式為Si₃N₄，故答案為：Si₃N₄；
②由圖可知，b極產(chǎn)生氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，b為陰極，則a為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，NH₄F失去電子得到
NF₃，還有H⁺生成，電極反應(yīng)式為：NH₄⁺+3F^--6e^-=NF₃+4H⁺；電解過程中還會生成少量氧化性極強(qiáng)的氣體單質(zhì)，該單質(zhì)為F₂，
故答案為：陽；NH₄⁺+3F^--6e^-=NF₃+4H⁺；F₂．

點(diǎn)評 本題考查熱化學(xué)方程式書寫、混合物有關(guān)計算、化學(xué)平衡計算、電解池應(yīng)用等，屬于拼合型題目，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，較好的考查學(xué)生運(yùn)用知識分析解決問題的能力、對信息處理能力，難度中等．