Question

减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。

（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施有：

①将煤转化为清洁气体燃料。

已知：H₂(g)＋O₂(g)=H₂O(g) ΔH₁=-241.8 kJ·mol^－1

C(s)＋O₂(g)=CO(g) ΔH₂=－110.5 kJ·mol^－1

则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为______________。

②洗涤含SO₂的烟气。以下物质可作洗涤剂的是____（填序号）。

a．Ca(OH)₂ b．CaCl₂ c．Na₂CO₃ d．NaHSO₃

（2）CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。

在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①M、N两点平衡状态下，容器中总物质的物质的量之比为：n(M)_总：n(N)_总=_____。

②若M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为_______。

（3）催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

①催化硝化法中，用H₂将NO₃^-还原为N₂，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则该反应离子方程式为_______________。

②电化学降解NO₃^-的原理如图所示，电源正极为____（填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为__________________。

Answer

C(s)+H2O(g)＝CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1 a c 5：4 KM=KN>KQ 2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O a 2NO3－+12H++10e－=N2↑+6H2O

【解析】

（1）①将题给反应编号

①H2(g)＋O2(g)=H2O(g) △H1＝-241.8 kJ·mol－1

②C(s)＋O2(g)=CO(g) △H2=-110.5 kJ·mol－1

根据盖斯定律，将②－①得到焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式：C(s)+H2O(g)=CO(g) +H2(g) ΔH＝+131.3kJ·mol－1。

②氢氧化钙、碳酸钠均与SO2反应，可以作为洗涤剂，氯化钙、亚硫酸氢钠与SO2均不反应，不能作为洗涤剂，答案选ac。

（2）①M点CO的转化率为0.5，则：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

n(起始)(mol) 10 20 0

n(转化)(mol)10×0.5 10 5

n(平衡)(mol) 5 10 5

故M点平衡时，混合气体总的物质的量=5mol+10mol+5mol=20mol

N点CO的转化率为0.7，则：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

n(起始)(mol) 10 20 0

n(转化)(mol)10×0.7 14 7

n(平衡)(mol) 3 6 7

故N点平衡时，混合气体总的物质的量=3mol+6mol+7mol=16mol

故M、N两点时容器内总气体的物质的量之比n（M）总：n（N）总=20mol：16mol=5：4。

②由图可知，一定压强下，温度越高，CO的转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，Q点的温度高于M、N点，故平衡常数KM＝KN＞KQ。

（3）①用H2将NO还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强，这说明反应中有氢氧根生成，则该反应离子方程式为2NO3－+5H2N2+2OH－+4H2O。

②Pt电极上氢氧根失电子发生氧化反应生成氧气，则Pt电极为阳极，电解池中阳极与电源的正极相连，所以a是电源的正极；根据总反应为4NO3-+4H+5O2↑+2N2↑+2H2O可知，阴极是硝酸根得到电子生成氮气，则阴极反应式为2NO3－+12H++10e－=N2↑+6H2O。