Question

一氧化碳、二氧化硫和氮的氧物是重要的化工原料，但也是大气的主要污染物，综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一．
（1）硫酸生产中，SO₂催化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g），反应过程的能量变化如图所示．
①图中A表示______．
②该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅对图中E的大小有何影响？______（填“增大”、“降低”、“没有”）．
③在一定条件下，将0.100molSO₂（g）和0.060molO₂（g）放入容积为2L的密闭容器中，反应达到平衡时，测得c（SO₃）=0.04mol/L．则该条件下反应的平衡常数K=______．
（2）一定条件下，氢气与一氧化碳按一定比例可生成洁净能源甲醇（CH₃OH），则：
①n（H₂）：n（CO）=______．
②甲醇高效燃料电池是以CH₃OH为燃料，O₂为氧化剂，KOH为电解质组成．该电池放电时，负极反应式为：______．
（3）汽车尾气是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂），它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态循环的无毒气体．
①写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：______．
②用CH₄催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△=-574kJ/mol
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△=-1160kJ/mol
若用标准状况下6.72LCH₄还原NO₂到N₂，整个过程中转移电子总数为______（阿伏加德罗常数的值用N_A表示），放出的热量为______kJ．

Answer 1

【答案】分析：（1）①依据图示能量变化分析A为反应物；
②催化剂能降低反应的活化能；
③依据化学平衡的三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数的概念计算得到；
（2）①依据原子守恒分析判断；
②燃料电池，燃料做原电池的负极反应物是电子发生氧化反应，氧气在正极上得到电子发生还原反应；
（3）①根据反应物、反应条件、生成物写出化学方程式；
②依据热化学方程式和盖斯定律的计算应用．
解答：解：（1）①依据图示能量变化分析，A为反应物总能量（或SO₂和O₂的总能量），故答案为：反应物总能量；
 ②反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅对图中活化能E降低，加快反应速率，故答案为：降低；   
③在一定条件下，将0.100molSO₂（g）和0.060molO₂（g）放入容积为2L的密闭容器中，反应达到平衡时，测得c（SO₃）=0.04mol/L．依据化学平衡的三段式列式计算平衡浓度；
                2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）
起始量（mol/L） 0.0500   0.0300     0
变化量（mol/L） 0.04     0.02     0.04
平衡量（mol/L） 0.01     0.01     0.04
则该条件下反应的平衡常数K===1.6×10³，故答案为：1.6×10³；
（2）①一定条件下，氢气与一氧化碳按一定比例可生成洁净能源甲醇（CH₃OH），依据原子守恒得到化学方程式为：2H₂+CO=CH₃OH，则n（H₂）：n（CO）=2：1，
故答案为：2：1；
 ②甲醇高效燃料电池是以CH₃OH为燃料，O₂为氧化剂，KOH为电解质组成．该电池放电时，甲烷在负极失电子发生氧化反应，负极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）①一氧化碳与一氧化氮反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，判断为N₂，生成产物为CO₂和N₂；反应的化学方程式为：2CO+2NO=N₂+2CO₂，
故答案为：2CO+2NO═2CO₂+N₂；   
②CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△=-574kJ/mol  ①
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△=-1160kJ/mol  ②
依据盖斯定律①+②得到2CH₄（g）+4NO₂（g）═2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△=-1734kJ/mol，
得到热化学方程式为：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△=-867kJ/mol；
若用标准状况下6.72LCH₄还原NO₂到N₂，n（CH₄）=0.3mol，1mol甲烷完全反应转移电子8mol，所以0.3mol甲烷反应整个过程中转移电子总数为2.4N_A；
依据热化学方程式计算得到放热为0.3mol×867KJ．mol=260.1KJ；
故答案为：2.4N_A；260.1．
点评：本题考查了化学反应的能量变化影响因素分析判断，平衡常数的计算应用，原电池的电极判断，电极反应书写，盖斯定律的计算应用，热化学方程式的计算应用，题目难度中等．