Question

探究碳、氫、硫的氧化物的性質(zhì)對化工生產(chǎn)和環(huán)境保護有重要意義．
（1）下列措施中，有利于降低大氣中的CO₂、SO₂、NO₂濃度的有

 

（填字母）
a．減少化石燃料的使用，開發(fā)新能源     
b．使用無氟冰箱，減少氟利昂排放
c．多步行或乘公交車，少用專車或私家車  
d．將工業(yè)廢氣用堿液吸收后再排放
（2）氫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一，消除氫氧化物有多種方法，可利用甲烷催化還原氫氧化物，已知：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574KJ/mol
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160KJ/mol
H₂O（I）=H₂O（g）△H=+44.0KJ/mol
則CH₄（g）將NO₂（g）還原為N₂（g）和H₂O（I）的熱化方程式是

 

．
（3）為開發(fā)新能源，工業(yè)上采用如下反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₂OH（g）合成甲醇，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，圖3是該反應(yīng)在不同溫度下CO轉(zhuǎn)化率隨時間的變化曲線；

①該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”、“＜”、或“=”）
②T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)：K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”、或“=”）
（4）中國長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)上獲得新突破，原理如圖1所示，該電池工作時，c口通入的物質(zhì)為

 

，該電池負極的電極反應(yīng)式為

 

．
（5）用上述電池作電源，用途2裝置電解飽和食鹽水（C₁、C₂均為石墨電極）
①該反應(yīng)的離子方程式

 

．
②電解開始后在電極

 

的周圍（填“C₁”或“C₂”）先出現(xiàn)紅色，若電解一段時間后，測得1000mLNaCl溶液的pH值為13，則該過程中電解產(chǎn)生H₂的體積為

 

L（標準狀況）．

Answer 1

考點：常見的生活環(huán)境的污染及治理,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）應(yīng)該從CO₂、SO₂、NO_x濃度的釋放和吸收角度考慮．
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式；
（3）①根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響結(jié)合圖象分析該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)；
②根據(jù)T₁的T₂關(guān)系結(jié)合圖象分析平衡的移動，根據(jù)反應(yīng)物和生成物物質(zhì)的量的改變引起化學(xué)平衡常數(shù)的改變判斷K₁、K₂的關(guān)系；
（4）根據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負極，負極上通入燃料；負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（5）①電解飽和食鹽水時，反應(yīng)物為氯化鈉和水，生成物為氫氧化鈉、氫氣和氯氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
②電解過程中，陽極氯離子失去生成氯氣，陰極水電離的氫離子得到電子生成氫氣，同時產(chǎn)生氫氧根離子．

解答： 解：（1）a．大量化石燃料的燃燒是二氧化碳的主要來源，減少化石燃料的使用，開發(fā)新能源，有利于降低大氣中的CO₂、SO₂、NO_x濃度；
b．氟里昂能促進臭氧地方分解，與大氣中的CO₂、SO₂、NO_x濃度無關(guān)；
c．汽車尾氣中有多種有害物質(zhì)，主要污染物是一氧化碳、碳氫化合物、氮的氧化物和煙塵等，故多步行或乘公交車，少用專車或私家車有利于降低大氣中的CO₂、SO₂、NO_x濃度；
d．將工業(yè)廢氣用堿液吸收后再排放能減少CO₂、SO₂、NO_x的排放．
故答案為：a c d； 
（21①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ/mol，
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160KJ/mol，
③H₂O（I）=H₂O（g）△H=+44.0KJ/mol
依據(jù)蓋斯定律

①+②-4×③

2

得到CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ/mol；
（3）①該反應(yīng)是一個氣體體積減小的反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，升高溫度時，SO₃（g）的含量降低，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；故答案為：＜；
②該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以生成物的濃度減小，反應(yīng)物的濃度增大，平衡常數(shù)減小，所以K₁＞K₂；故答案為：＞；
（4）據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，正極上氧氣得電子，左側(cè)電極為負極，負極上通入燃料甲醇，負極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：O₂；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（5）①電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；    
②電解反應(yīng)中，陰極水電離的氫離子得到電子生成氫氣，同時產(chǎn)生了氫氧根離子，所以在陰極C₂ （連接電源負極的電極）先變紅，若1000mLNaCl溶液的pH值為13
，則生成氫氧根為0.1mol/L×1L=0.1mol，所以消耗氫離子也為0.1mol，則生成氫氣體積為

0.1

2

×22.4=1.12L，故答案為：C₂；1.12；

點評：本題考查了使用化石燃料的利弊及新能源的開發(fā)、反應(yīng)熱的計算，電解原理的應(yīng)用，難度不大，注意影響化學(xué)平衡移動的因素是解題的關(guān)鍵．