Question

【題目】減少污染、保護環境是全世界最熱門的課題。

（1）為了減少空氣中SO2的排放，常采取的措施有：

①將煤轉化為清潔氣體燃料。

已知：H2(g)＋O2(g)=H2O(g) ΔH1=-241.8 kJ·mol－1

C(s)＋O2(g)=CO(g) ΔH2=－110.5 kJ·mol－1

則焦炭與水蒸氣反應生成CO的熱化學方程式為______________。

②洗滌含SO2的煙氣。以下物質可作洗滌劑的是____（填序號）。

a．Ca(OH)2 b．CaCl2 c．Na2CO3 d．NaHSO3

（2）CO在催化劑作用下可以與H2反應生成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

在密閉容器中充有10 mol CO與20 mol H2，CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①M、N兩點平衡狀態下，容器中總物質的物質的量之比為：n(M)總：n(N)總=_____。

②若M、N、Q三點的平衡常數KM、KN、KQ的大小關系為_______。

（3）催化硝化法和電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。

①催化硝化法中，用H2將NO3-還原為N2，一段時間后，溶液的堿性明顯增強。則該反應離子方程式為_______________。

②電化學降解NO3-的原理如圖所示，電源正極為____（填“a”或“b”）；若總反應為4NO3-+4H+5O2↑+2N2↑+2H2O，則陰極反應式為__________________。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)＝CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1 a c 5：4 KM=KN>KQ 2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O a 2NO3－+12H++10e－=N2↑+6H2O

【解析】

（1）①將題給反應編號

①H2(g)＋O2(g)=H2O(g) △H1＝-241.8 kJ·mol－1

②C(s)＋O2(g)=CO(g) △H2=-110.5 kJ·mol－1

根據蓋斯定律，將②－①得到焦炭與水蒸氣反應生成CO的熱化學方程式：C(s)+H2O(g)=CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1。

②氫氧化鈣、碳酸鈉均與SO2反應，可以作為洗滌劑，氯化鈣、亞硫酸氫鈉與SO2均不反應，不能作為洗滌劑，答案選ac。

（2）①M點CO的轉化率為0.5，則：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

n(起始)(mol) 10 20 0

n(轉化)(mol)10×0.5 10 5

n(平衡)(mol) 5 10 5

故M點平衡時，混合氣體總的物質的量=5mol+10mol+5mol=20mol

N點CO的轉化率為0.7，則：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

n(起始)(mol) 10 20 0

n(轉化)(mol)10×0.7 14 7

n(平衡)(mol) 3 6 7

故N點平衡時，混合氣體總的物質的量=3mol+6mol+7mol=16mol

故M、N兩點時容器內總氣體的物質的量之比n（M）總：n（N）總=20mol：16mol=5：4。

②由圖可知，一定壓強下，溫度越高，CO的轉化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，Q點的溫度高于M、N點，故平衡常數KM＝KN＞KQ。

（3）①用H2將NO還原為N2，一段時間后，溶液的堿性明顯增強，這說明反應中有氫氧根生成，則該反應離子方程式為2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O。

②Pt電極上氫氧根失電子發生氧化反應生成氧氣，則Pt電極為陽極，電解池中陽極與電源的正極相連，所以a是電源的正極；根據總反應為4NO3-+4H+5O2↑+2N2↑+2H2O可知，陰極是硝酸根得到電子生成氮氣，則陰極反應式為2NO3－+12H++10e－=N2↑+6H2O。