Question

【題目】“一帶一路”將為中國化工企業開辟新的國際市場，其中，能源、資源整合和環境治理是保駕護航的基礎。

（1）下面是不同過程的熱化學方程式，請寫出FeO(s)被CO還原成Fe和CO2的熱化學方程式_________________。

已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25 kJ·mol－1 ①

3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47 kJ·mol－1 ②

Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋19 kJ·mol－1 ③

（2）貴金屬的冶煉中往往會產生有毒氣體，先進技術使用NaBH4為誘導劑，可使Co2＋與肼（N2H4）在堿性條件下發生反應，制得高純度納米鈷，該過程不產生有毒氣體。

①寫出該反應的離子方程式：___________________。

②在納米鈷的催化作用下，肼可以發生分解反應3N2H4 （g）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的是_________________

a.容器內壓強不隨時間改變

b.單位時間內生成amol N2的同時，生成4molNH3

c. N2H4 和NH3的物質的量之比保持不變的狀態

d.混合氣體的平均摩爾質量保持不變的狀態

若反應在不同溫度下達到平衡時，混合氣體中各組分的體積分數如下圖所示，其中曲線b表示的是________（物質的化學式）的體積分數隨溫度的變化情況，為抑制肼的分解，可采取的合理措施有___________________（任寫一種）。

（3）大氣污染氣的主要成分是SO2和NO2。利用下圖所示裝置（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。

a極為 _________（填“陰”“陽”） b極的電極反應式為__________________。簡述該裝置能吸收SO2的原理：_____________________。

Answer 1

【答案】 FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ·mol－1 2Co2＋＋N2H4＋4OH－＝2Co↓＋N2↑＋4H2O a c d NH3 降低反應溫度或增加壓強等 陽極 2HSO3- +2e- = S2O42-+2OH- 或2HSO3- +2e-+ 2H+ = S2O42-+2H2O SO2在 a極發生氧化反應，電極反應式：SO2-2e-+2H2O =4H++ SO42-，H+通過陽離子交換膜進入b 極室。

【解析】（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=（3×△H1-△H2-2×△H3）÷6=-11KJ/mol；

（2）①依據題意，反應物為Co2+與肼（N2H4）、堿性條件下存在OH-，生成物為：鈷單質，據此得出Co的化合價降低，故N的化合價升高，只能為0價，即氮氣，據此得出還有水生成，氧化還原反應中存在得失電子守恒以及元素守恒，故此反應的離子反應方程式為：2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O；
②a.反應前后氣體的化學計量數之和不等，混合氣體的總物質的量隨反應的進行不斷變化，則容器內壓強不隨時間改變，說明是平衡狀態，故a正確；b.單位時間內生成amol N2的同時，生成4molNH3，均為正反應速率，無法判斷是平衡狀態，故b錯誤；c. N2H4 和NH3的系數不等，當物質的量之比保持不變時，此反應為平衡狀態，故c正確；d.混合氣體的質量始終是定值，但混合氣體的總物質的量不確定，當混合氣體的平均摩爾質量保持不變，說明是平衡狀態，故d正確；答案為acd；

圖中曲線a的體積分數減小說明是反應物，b和c曲線對應的體積分數增大，說明是生成物，其中b的體積分數大于c，則b為NH3的體積分數；由圖1可知，溫度越高，肼的體積分數含量越低，故要抑制肼的分解，應降低反應溫度，另外增大壓強平衡也能逆向移動；

（3）依據圖示可知，二氧化硫被氧化為硫酸根，所以二氧化硫所在的區為陽極區，即a為陽極，b為陰極區，HSO3-發生還原反應，電極反應式為2HSO3- +2e- = S2O42-+2OH- 或2HSO3- +2e-+ 2H+ = S2O42-+2H2O；該裝置中SO2在a極發生氧化反應，電極反應式：SO2-2e-+2H2O =4H++ SO42-，H+通過陽離子交換膜進入b極室。