Question

氫是一種重要的非金屬元素．氫的單質(zhì)及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛而重要的作用．
（1）某硝酸廠處理尾氣中NO的方法是：催化劑存在時用H₂將NO還原為N₂．已知：

則H₂還原NO生成氮?dú)夂退�蒸氣的熱化學(xué)方程式是：

 

．
（2）在一定條件下，用H₂將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的反應(yīng)如下：CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時各物質(zhì)的濃度分別為CO₂ 0.2mol?L^-1，H₂0.8mol?L^-1，CH₄0.8mol?L^-1，H₂O1.6mol?L^-1．則CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．200℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8，則該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞’’或“＜”）．
（3）某研究小組以H₂與CaCl₂制備某種鈣的化合物．已知反應(yīng)只生成甲、乙兩種化合物．對產(chǎn)物分析發(fā)現(xiàn)：化合物甲的組成中鈣、氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為52.29%、46.41%，化合物乙的水溶液顯酸性．請回答下列問題：
①乙的化學(xué)式為

 

．
②甲與水反應(yīng)可得H₂，其化學(xué)方程式是：

 

．
（4）H₂的獲得途徑很多，由哈工大研究小組設(shè)計(jì)的微生物電解有機(jī)廢水法，既可以清除廢水中的有機(jī)雜質(zhì)，同時可以獲得氫氣．如圖為一種處理含甲醇工業(yè)廢水的微生物電解池，寫出電解過程中，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池

專題：

分析：（1）根據(jù)能量變化圖，則反應(yīng)斷鍵共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以該反應(yīng)共放出2797-2132=665kJ的熱量，據(jù)此書寫；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%計(jì)算；根據(jù)平衡常數(shù)為生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積書寫；比較300℃與200℃時的平衡常數(shù)K的值判斷反應(yīng)的△H；
（3）①化合物乙的水溶液顯酸性，根據(jù)元素守恒知乙為氯化氫；
②化合物甲的組成中鈣、氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為52.29%、46.41%，還有一種元素，根據(jù)反應(yīng)中元素守恒知，另一種元素為氫元素，則其鈣原子、氯原子和氫原子個數(shù)之比=

52.29%

40

：

46.41%

35.5

：

1-52.29%-46.41%

1

=1：1：1，所以甲的化學(xué)式為CaHCl，甲和水反應(yīng)生成氫氣，同時生成氯化鈣、氫氧化鈣，反應(yīng)方程式為：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
（4）陽極上是CH₃OH發(fā)生失電子生成二氧化碳和氫離子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；

解答： 解：（1）根據(jù)能量變化圖，則反應(yīng)斷鍵共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以該反應(yīng)共放出2797-2132=665kJ的熱量，熱化學(xué)方程式為：2NO（g）+2H₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-665kJ?moL^-1；故答案為：2NO（g）+2H₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-665kJ?moL^-1；
（2）平衡狀態(tài)c（H₂）=c（CH₄）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.2mol/L；
               CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L） 1.0      4.0       0        0
變化量（mol/L） 0.8      3.2       0.8      1.6
平衡量（mol/L） 0.2      0.8       0.8      1.6
CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

0.8mol/L

1.0mol/L

×100%=80%
反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

C(H 2O) 2C(CH 4)

C(CO 2)C(H 2) 4

=

1.6 2×0.8

0.2×0.8 4

=25，因?yàn)?00℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8，所以升溫K變小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以△H＜0；
故答案為：80%；

C(H 2O) 2C(CH 4)

C(CO 2)C(H 2) 4

；＜；
（3）①化合物乙的水溶液顯酸性，根據(jù)元素守恒知乙為氯化氫；故答案為：HCl；
②化合物甲的組成中鈣、氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為52.29%、46.41%，還有一種元素，根據(jù)反應(yīng)中元素守恒知，另一種元素為氫元素，則其鈣原子、氯原子和氫原子個數(shù)之比=

52.29%

40

：

46.41%

35.5

：

1-52.29%-46.41%

1

=1：1：1，所以甲的化學(xué)式為CaHCl，甲和水反應(yīng)生成氫氣，同時生成氯化鈣、氫氧化鈣，反應(yīng)方程式為：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
故答案為：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
（4）陽極上是CH₃OH發(fā)生失電子生成二氧化碳和氫離子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺．

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式定量計(jì)算，化學(xué)方程式三段式計(jì)算應(yīng)用，原電池原理的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．