Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理以及燃料的開(kāi)發(fā)與利用有重要意義．
（1）NO₂可用水吸收，利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃

催化劑

△

7N₂+12H₂O也可以處理NO₂．當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是

 

L．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ?mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

 

kJ?mol^-1
（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍，可連續(xù)使用1個(gè)月充電一次．假定放電過(guò)程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-
①該電池反應(yīng)的總離子方程式為

 

．
②甲醇在

 

極發(fā)生反應(yīng)（填正或負(fù)），電池在放電過(guò)程中溶液的pH將

 

（填降低或上升、不變）；若有16克甲醇蒸氣被完全氧化，產(chǎn)生的電能電解足量的CuSO₄溶液，（假設(shè)整個(gè)過(guò)程中能量利用率為80%），則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂

 

升．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)化學(xué)方程式中元素化合價(jià)變化分析計(jì)算電子轉(zhuǎn)移；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（3）①依據(jù)甲醇在堿溶液中想的原電池原理分析，甲醇和氧氣反應(yīng)生成碳酸鉀和水；
②燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；原電池反應(yīng)過(guò)程中消耗氫氧化鉀溶液，氫氧根離子濃度減小陰極電極反應(yīng)和電子守恒計(jì)算得到氧氣體積．

解答：解：（1）反應(yīng)6NO₂+8NH₃

催化劑

△

7N₂+12H₂O可以處理NO₂，由化學(xué)方程式可知，6mol二氧化氮反應(yīng)的轉(zhuǎn)移為24mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的二氧化氮?dú)怏w物質(zhì)的量為0.3mol，消耗的NO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：6.72；
（2）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
由蓋斯定律①-②得到：2NO₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g）+2NO（g）的△H=-83.6KJ/mol，
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8KJ/mol，
故答案為：-41.8；
（3）①放電過(guò)程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-，反應(yīng)的離子方程式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；
②甲醇燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電池在放電過(guò)程中，氫氧化鉀消耗，溶液的pH下降，若有16克甲醇蒸氣被完全氧化，產(chǎn)生的電能電解足量的CuSO₄溶液，依據(jù)電子守恒CH₃OH～CO₃^2-～6e^-，16克甲醇物質(zhì)的量為0.5mol，轉(zhuǎn)移電子為3mol，整個(gè)過(guò)程中能量利用率為80%，用于電解硫酸銅溶液的電子=3×80%=2.4mol，依據(jù)電子守恒O₂～4e^-，則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂物質(zhì)的量為0.6mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積=0.6mol×22.4L/mol=13.44L，
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；負(fù)；下降；13.44．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移計(jì)算應(yīng)用，熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，原電池、電解池原理的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．