Question

（17分）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)＋1/2O₂(g)==H₂O(g) ΔH₁＝-241.8 kJ·mol^－1
C(s)＋1/2O₂(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、壓強的關系如右圖所示。

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K_M、K_N、K_Q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NO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NO的原理如右圖所示，電源正極為    （填“a”或“b”）；若總反應為4NO₃^-+4H⁺通電5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，則陰極反應式為                  。

Answer 1

（1）（4分）① C(s)+H₂O(g)＝CO(g) +H₂(g)   ΔH＝+131.3kJ·mol^－1（2分） ② a  c（2分）
（2）（5分）① 5：4（2分）    ②K_M＝K_N＞K_Q（3分。說明：從曲線看溫度升高CO轉化率降低，該反應的正反應放熱；M、N兩點溫度相同K相同，C點溫度升高平衡向逆方向移動，CO轉化率降低，故K值減小） （3）（8分）①2NO₃^－+5H₂催化劑N₂+2OH^－+4H₂O（3分）
②a（2分）    2NO₃^－+12H⁺+10e^－＝N₂↑+6H₂O
（3分。陽極反應為：4OH^-—4e^-＝O₂↑+2H₂O或10H₂O-20e^-＝20H⁺+5O₂↑）

解析試題分析：（1）①已知反應：①H₂(g)＋1/2O₂(g)==H₂O(g) △H₁＝-241.8 kJ·mol^－1、②C(s)＋1/2O₂(g)＝CO(g)  △H₂＝－110.5 kJ·mol^－1，則根據蓋斯定律可知②－①即得到焦炭與水蒸氣反應生成CO的熱化學方程式，即C(s)+H₂O(g)＝CO(g) +H₂(g)   ΔH＝+131.3kJ·mol^－1。
②氫氧化鈣和碳酸鈉均與SO₂反應，可以作為洗滌劑，氯化鈣與亞硫酸氫鈉與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，則參加反應的CO為10mol×0.5=5mol，則：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）氣體物質的量減少
2
5mol                                           10mol
故M點平衡時，混合氣體總的物質的量=10mol+20mol-10mol=20mol
N點CO的轉化率為0.7，則參加反應的CO為10mol×0.7=7mol，則：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）氣體物質的量減少
1                                                  2
7mol                                           14mol
故N點平衡時，混合氣體總的物質的量=10mol+20mol-14mol=16mol
故M、N兩點時容器內總氣體的物質的量之比n（M）：n（N）=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K_M＝K_N＞K_Q。
（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^－+5H₂催化劑N₂+2OH^－+4H₂O。
②溶液中氫氧根在陽極放電生成氧氣，則根據裝置圖可知產生氧氣的電極是陽極。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⁺通電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。
考點：考查熱化學方程式的書寫、SO₂的性質、可逆反應的有關計算與判斷以及電化學原理的應用