Question

17．2013年三月，欧盟决定暂停征收航空碳排放税，由此可以看出人类发展与环境保护的冲突仍然尖锐，大气保护工作只能在人们的各种冲突中曲折前行．
（1）用C_xH_y（烃）催化还原NO_x也可消除氮氧化物的污染．写出C₂H₆与NO₂发生反应的化学方程式4C₂H₆+14NO₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$8CO₂+7N₂+12H₂O．
（2）工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：
①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
已知：②2H₂O （g）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ/mol，
写出CO完全燃烧生成CO₂的热化学方程式：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol．
（3）现以CO、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成的燃料电池，采用电解法制备高铁酸盐Na₂FeO₄的装置如图所示．其中Y为CO₂．

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂．
写出电解池中生成FeO₄^2-的电极反应式为Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
（4）高铁酸钾是一种新型水处理剂，它既有杀菌消毒的功能，又有净水的功能，请根据所需知识简要解释其净水的原理：FeO₄^2-在杀菌消毒过程中被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解成氢氧化铁胶体，吸附水中的悬浮杂质，从而达到净水的目的．

Answer 1

分析 （1）C₂H₆与NO₂发生反应生成二氧化碳、氮气和水；
（2）依据已知方程式构建目标方程式，结合盖斯定律书写热化学方程式，注意标注物质聚集状态和对应焓变；
（3）石墨电极Ⅰ是原电池的负极，一氧化碳失去电子生成二氧化碳，滤液碳酸根离子配平电荷守恒；电解池中铁做阳极在氢氧化钠溶液中失电子生成Na₂FeO₄ ；
（4）在化学反应中，最高价元素只能得电子而作氧化剂，氧化剂具有氧化性，FeO₄^2-在杀菌消毒过程中被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解成氢氧化铁胶体，吸附水中的悬浮杂质，从而达到净水的目的．

解答 解：（1）C₂H₆与NO₂发生反应生成无毒的N₂、CO₂和H₂O，反应为：4C₂H₆+14NO₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$8CO₂+7N₂+12H₂O，
故答案为：4C₂H₆+14NO₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$8CO₂+7N₂+12H₂O；
（2）已知：①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
②2H₂O （g）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ/mol，
根据盖斯定律将①×2-②得2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=（-41kJ/mol）×2-484kJ/mol=-566 kJ/mol
故答案为：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol；
（3）现以CO、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成的燃料电池，采用电解法制备高铁酸盐Na₂FeO₄的装置如图所示，其中Y为CO₂，
石墨电极Ⅰ是原电池的负极，一氧化碳失去电子生成二氧化碳，结合碳酸根离子配平电荷守恒，CO+CO₃^2--2e-=2CO₂，
电解池中铁做阳极在氢氧化钠溶液中失电子生成Na₂FeO₄ ，Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案为：CO+CO₃^2--2e-=2CO₂；Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
（4）Na₂FeO₄消毒净水原理是铁+6价是最高价态，在杀菌消毒过程中被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解成氢氧化铁胶体，方程式为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺，吸附水中的悬浮杂质，从而达到净水的目的，
故答案为：FeO₄^2-在杀菌消毒过程中被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解成氢氧化铁胶体，吸附水中的悬浮杂质，从而达到净水的目的．

点评 本题考查热化学方程式得书写、原电池、电解池、氧化还原、胶体的性质等知识，掌握盖斯定律的应用以及电化学原理是解答关键，题目难度中等．