Question

【題目】近段時(shí)間，全國范圍內(nèi)的霧霾天氣嚴(yán)重影響了人們的身體健康，環(huán)境問題越來越受到人們的重視。汽車尾氣中含有較多的NO和CO，兩種氣體均會(huì)使人體中毒。處理大氣中的污染物，打響“藍(lán)天白云”保衛(wèi)戰(zhàn)是當(dāng)前的重要課題

請(qǐng)回答下列問題

(1)一氧化碳、氫氣既是重要的能源，也可以催化還原NO等消除污染，還可以在一定條件下制取CH3OH。

已知：①N2(g)+O2(g)===2NO(g) △H=+180.5kJ·mol－1；

②2H2(g)+ O 2(g)===2H2O(1) △H=－571.6kJ·mol－1；

③H2O(g)===H2O(1) △H=－44kJ·mol－1。

寫出H2與NO反應(yīng)生成N2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式：______________________。

(2)CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在密閉容器中充有10 mol CO和20molH2，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇，改變條件，測(cè)得CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(T)、壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。則該反應(yīng)的△H___________0(填“>”或“<”)。若達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為10L，則在平衡狀態(tài)B時(shí)平衡常數(shù)K=___________，此時(shí)容器的體積為___________L。

(3)工業(yè)上采用加壓條件下，在含冷卻裝置的吸收塔中，以去離子水為吸收劑吸收NO，得到40%的硝酸。原理如下：

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=－114 kJ/mol

3NO2(g)+H2O(ｌ)2 HNO3(aq)+ NO(g) △H=－69 92 kJ/molo

采用降溫操作的兩個(gè)原因是_________________________________。

(4)利用電解原理也可以處理工廠煙氣。如圖為工業(yè)生產(chǎn)模擬裝置。其中A、B為多孔電極(外接電源未畫出)，則A為___________極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”)，電極反應(yīng)式為______________________。Ⅹ溶液中溶質(zhì)的成分為___________(填化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】2H2（g）+2NO（g）=2H2O（g）+N2（g） △H=-664.1 kJmol-1 < 1 2 降低溫度平衡正向移動(dòng)，硝酸高溫下易分解 陽極

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律書寫H2與NO反應(yīng)生成N2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式；(2)根據(jù)圖像，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動(dòng)；利用“三段式”計(jì)算時(shí)的平衡常數(shù)；根據(jù)溫度相同時(shí)，平衡常數(shù)相等計(jì)算B點(diǎn)的體積；(3)以去離子水為吸收劑吸收NO得到40%的硝酸的反應(yīng)放熱，硝酸高溫下易分解；(4) A極SO2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成SO42-，B極NO得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NH4+；根據(jù)電解池總反應(yīng)判斷X溶液中的溶質(zhì)。

（1）已知①N2（g）+O2（g）=2NO（（g）△H=+180.5 kJmol-1
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（1）△H=-571.6 kJmol-1
③H2O（g）=H2O（1）△H=-44 kJmol-1，
則利用蓋斯定律將②-③-①可得2H2（g）+2NO（g）=2H2O（g）+N2（g） △H=-571.6kJ mol-1-（-44 kJmol-1）×2-180.5 kJ mol-1=-664.1 kJmol-1；

（2）(2)根據(jù)圖像，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動(dòng)，所以△H<0；

當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為10L，此時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始（mol/L）：1 2 0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：0.5 1 0.5
平衡（mol/L）：0.5 1 0.5
k=1，因A、B反應(yīng)溫度相等，則平衡常數(shù)相等，且B點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為80%，
則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始（mol）：10 200
轉(zhuǎn)化（mol）：816 8
平衡（mol）：2 4 8
設(shè)體積為VL，則有，解得V=2；

(3)以去離子水為吸收劑吸收NO得到40%的硝酸的反應(yīng)放熱，降低溫度平衡正向移動(dòng)，硝酸高溫下易分解，所以采用降溫操作；

(4)根據(jù)圖示，A極SO2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成SO42-，則A為陽極，電極反應(yīng)式是。根據(jù)總反應(yīng) ,X溶液中的溶質(zhì)是 。