Question

18．“一帶一路”將為中國化工企業(yè)開辟新的國際市場，其中，能源、資源整合和環(huán)境治理是保駕護(hù)航的基礎(chǔ)．
（1）下面是不同過程的熱化學(xué)方程式，請寫出FeO（s）被CO還原成Fe和CO₂的熱化學(xué)方程式FeO（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g）△H=-11KJ/mol．
已知：Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H₁=-25kJ•mol^-1  ①
3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H₂=-47kJ•mol^-1②
Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H₃=+19kJ•mol^-1     ③
（2）貴金屬的冶煉中往往會產(chǎn)生有毒氣體，先進(jìn)技術(shù)使用NaBH₄為誘導(dǎo)劑，可使Co²⁺與肼（N₂H₄）在堿性條件下發(fā)生反應(yīng)，制得高純度納米鈷，該過程不產(chǎn)生有毒氣體．
①寫出該反應(yīng)的離子方程式：2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O．
②在納米鈷的催化作用下，肼可以發(fā)生分解反應(yīng)3N₂H₄（g）$?_{△}^{催化劑}$N₂（g）+4NH₃（g）
保持溫度不變，向容積固定的容器中充入一定量的肼，下列描述能夠說明體系處于平衡狀態(tài)的是acd
a．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變
b．單位時(shí)間內(nèi)生成amol N₂的同時(shí)，生成4molNH₃
c．N₂H₄和NH₃的物質(zhì)的量之比保持不變的狀態(tài)
d．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變的狀態(tài)
若反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如圖1所示，其中曲線b表示的是NH₃（物質(zhì)的化學(xué)式）的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化情況，為抑制肼的分解，可采取的合理措施有降低反應(yīng)溫度或增加壓強(qiáng)等（任寫一種）．

（3）大氣污染氣的主要成分是SO₂和NO₂．利用圖2所示裝置（電極均為惰性電極）可以吸收SO₂，還可以用陰極排出的溶液吸收NO₂．
①a極為陽（填“陰”“陽”） b極的電極反應(yīng)式為2HSO₃^-+2H⁺+2e^-═S₂O₄^2-+2H₂O．
②簡述該裝置能吸收SO₂的原理：SO₂在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，H⁺通過陽離子交換膜進(jìn)入b極室．

Answer 1

分析 （1）已知：Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g），△H1=-25KJ/mol…①，
3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g），△H2=-47KJ/mol…②，
Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g），△H3=19KJ/mol…③，
根據(jù)蓋斯定律將方程式變形$\frac{（3×①-②-2×③）}{6}$得：Fe（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g），△H；
（2）①依據(jù)題意，反應(yīng)物為Co²⁺與肼（N₂H₄）、堿性條件下存在OH^-，生成物為：鈷單質(zhì)，據(jù)此得出Co的化合價(jià)降低，故N的化合價(jià)升高，只能為0價(jià)，即氮?dú)�，依�?jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒回答即可；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相同，各成分含量保持不變分析；據(jù)圖象分析；據(jù)影響平衡移動的因素判斷；
（3）①依據(jù)圖示可知，二氧化硫被氧化為硫酸根，所以二氧化硫所在的區(qū)為陽極區(qū)，陽極區(qū)發(fā)生反應(yīng)SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，陽極與電源的正極a相連，b為電源負(fù)極，陰極的電極反應(yīng)式為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-═S₂O₄^2-+2H₂O，陽離子交換膜只允許陽離子通過，電解時(shí)，陽離子移向陰極，據(jù)此分析；
②該裝置吸收SO₂的原理是SO₂在 a極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，H⁺通過陽離子交換膜進(jìn)入b 極室．

解答 解：（1）Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g），△H1=-25KJ/mol…①，
3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g），△H2=-47KJ/mol…②，
Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g），△H3=19KJ/mol…③，
根據(jù)蓋斯定律將方程式變形（3×①-②-2×③）÷6得：Fe（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g），△H=$\frac{（3×△H1-△H2-2×△H3）}{6}$=-11KJ/mol．
故答案為：FeO（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g）△H=-11KJ/mol；
（2）①依據(jù)題意，反應(yīng)物為Co²⁺與肼（N₂H₄）、堿性條件下存在OH^-，生成物為：鈷單質(zhì)，據(jù)此得出Co的化合價(jià)降低，故N的化合價(jià)升高，只能為0價(jià)，即氮?dú)�，�?jù)此得出還有水生成，氧化還原反應(yīng)中存在得失電子守恒以及元素守恒，故此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O，
故答案為：2Co²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Co↓+N₂↑+4H₂O；
②化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相同，各成分含量保持不變分析選項(xiàng)，3N₂H₄（g）$?_{△}^{催化劑}$N₂（g）+4NH₃（g）反應(yīng)是氣體體積變化的反應(yīng)；
a．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變，即各成分含量保持不變，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a符合；
b．單位時(shí)間內(nèi)生成amol N₂的同時(shí)，生成4molNH₃，都表示的是正反應(yīng)，故不能說明正逆反應(yīng)速率相同，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b不符合；
c．N₂H₄和NH₃的物質(zhì)的量之比保持不變，即各成分含量保持不變，故c符合；
d．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變的前提是氣體組成不變，故反應(yīng)到達(dá)了平衡，故d符合；
故選acd；曲線b表示的是NH₃的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化情況；為抑制肼的分解，可采取的合理措施有降低反應(yīng)溫度或增加壓強(qiáng)等；
故答案為：a c d；NH₃；降低反應(yīng)溫度或增加壓強(qiáng)等；
（3）①依據(jù)圖示可知，二氧化硫被氧化為硫酸根，所以二氧化硫所在的區(qū)為陽極區(qū)，陽極區(qū)發(fā)生反應(yīng)SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，與電源的正極相連的a為陽極，故a為陽極，b為陰極，陰極的電極反應(yīng)式為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-═S₂O₄^2-+2H₂O，
故答案為：陽；2HSO₃^-+2H⁺+2e^-═S₂O₄^2-+2H₂O；
②該裝置吸收SO₂的原理是SO₂在 a極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，H⁺通過陽離子交換膜進(jìn)入b 極室，
故答案為：SO₂在 a極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，H⁺通過陽離子交換膜進(jìn)入b 極室．

點(diǎn)評 本題是綜合性題目，關(guān)鍵是（3）考查了電解原理的分析應(yīng)用，主要是電極反應(yīng)，電極名稱判斷，理解電解池原理是關(guān)鍵，題目難度中等．