Question

近年以來，我國多地頻現(xiàn)種種極端天氣，二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是導(dǎo)致極端天氣的重要因素．

（1）活性炭可用于處理大氣污染物NO，在1L恒容密閉容器中加入0.100mol NO和2.030mol固體活性炭（無雜質(zhì)），生成氣體E和氣體F．當(dāng)溫度分別在T₁℃和T₂℃時，測得平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表：

 活性炭 NO E F

T₁ 2.000 0.040 0.030 0.030

T₂ 2.005 0.050 0.025 0.025

①請結(jié)合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式　　．

②上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=　　，根據(jù)上述信息判斷，T₁和T₂的關(guān)系是　　．

A．T₁＞T₂B．T₁＜T₂C．無法比較

③在T₁℃下反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列措施能改變NO的轉(zhuǎn)化率的是　　．

a．增大c（NO）   b．增大壓強(qiáng)  c．升高溫度   d．移去部分F

（2）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO₂降低環(huán)境污染，同時又能制得H₂，具體流程如圖1所示

①用離子方程式表示反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)：　．

②用化學(xué)平衡移動的原理分析，在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是　　．

（3）開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一．直接甲醇燃料電池（簡稱DMFC）由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注．DMFC工作原理如圖2所示

通過a氣體的電極是原電池的　　極（填“正”或“負(fù)”），b電極反應(yīng)式為　　．

Answer 1

考點： 化學(xué)平衡的影響因素；原電池和電解池的工作原理． 

分析： （1）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；

②計算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；

③根據(jù)平衡移動原理分析解答，

a．增大c（NO），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動；

b．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動；

c．反應(yīng)移動存在熱效應(yīng)，升高溫度，平衡一定移動；

d．移去部分生成物F，平衡向正反應(yīng)移動；

（2）①反應(yīng)器中二氧化硫、碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HI；

②HI分解反應(yīng)為可逆反應(yīng)；

（3）根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答： 解：（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO⇌N₂+CO₂，

故答案為：C+2NO⇌N₂+CO₂；

②從C+2NO⇌N₂+CO₂，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，故答案為：；C；

③a．增大c（NO），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動，NO的轉(zhuǎn)化率不變，故a錯誤；

b．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動，NO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯誤；

c．反應(yīng)移動存在熱效應(yīng)，升高溫度，平衡一定移動，NO轉(zhuǎn)化率一定變化，故c正確；

d．移去部分生成物F，平衡向正反應(yīng)移動，NO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；

故答案為：cd；

（2）①反應(yīng)器中二氧化硫、碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HI，離子反應(yīng)為SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2﹣+2I^﹣+4H⁺，故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2﹣+2I^﹣+4H⁺；

②HI分解反應(yīng)為可逆反應(yīng)，則使用膜反應(yīng)器分離出H₂的目的是及時分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，故答案為：HI分解為可逆反應(yīng)，及時分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行；

（3）根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為 CH₃OH﹣6e^﹣+H₂O=CO₂+6H⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^﹣+4H⁺=2H₂O，

故答案為：負(fù)；O₂+4e^﹣+4H⁺=2H₂O．

點評： 本題考查平衡常數(shù)及化學(xué)平衡的有關(guān)計算、平衡的移動以及原電池的工作原理等，難度中等，由于該反應(yīng)的熱效應(yīng)不知，故T₁和T₂的關(guān)系無法比較，此為易錯點．