Question

【題目】近段時間，全國范圍內的霧霾天氣嚴重影響了人們的身體健康，環境問題越來越受到人們的重視。汽車尾氣中含有較多的NO和CO，兩種氣體均會使人體中毒。處理大氣中的污染物，打響“藍天白云”保衛戰是當前的重要課題

請回答下列問題

(1)一氧化碳、氫氣既是重要的能源，也可以催化還原NO等消除污染，還可以在一定條件下制取CH3OH。

已知：①N2(g)+O2(g)===2NO(g) △H=+180.5kJ·mol－1；

②2H2(g)+ O 2(g)===2H2O(1) △H=－571.6kJ·mol－1；

③H2O(g)===H2O(1) △H=－44kJ·mol－1。

寫出H2與NO反應生成N2和水蒸氣的熱化學方程式：______________________。

(2)CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在密閉容器中充有10 mol CO和20molH2，在催化劑作用下發生反應生成甲醇，改變條件，測得CO的平衡轉化率與溫度(T)、壓強(p)的關系如圖所示。則該反應的△H___________0(填“>”或“<”)。若達到平衡狀態A時，容器的體積為10L，則在平衡狀態B時平衡常數K=___________，此時容器的體積為___________L。

(3)工業上采用加壓條件下，在含冷卻裝置的吸收塔中，以去離子水為吸收劑吸收NO，得到40%的硝酸。原理如下：

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=－114 kJ/mol

3NO2(g)+H2O(ｌ)2 HNO3(aq)+ NO(g) △H=－69 92 kJ/molo

采用降溫操作的兩個原因是_________________________________。

(4)利用電解原理也可以處理工廠煙氣。如圖為工業生產模擬裝置。其中A、B為多孔電極(外接電源未畫出)，則A為___________極(填“正”“負”“陰”或“陽”)，電極反應式為______________________。Ⅹ溶液中溶質的成分為___________(填化學式)。

Answer 1

【答案】2H2（g）+2NO（g）=2H2O（g）+N2（g） △H=-664.1 kJmol-1 < 1 2 降低溫度平衡正向移動，硝酸高溫下易分解 陽極

【解析】

（1）根據蓋斯定律書寫H2與NO反應生成N2和水蒸氣的熱化學方程式；(2)根據圖像，隨溫度升高，CO的轉化率降低，說明平衡逆向移動；利用“三段式”計算時的平衡常數；根據溫度相同時，平衡常數相等計算B點的體積；(3)以去離子水為吸收劑吸收NO得到40%的硝酸的反應放熱，硝酸高溫下易分解；(4) A極SO2失電子發生氧化反應生成SO42-，B極NO得電子發生還原反應生成NH4+；根據電解池總反應判斷X溶液中的溶質。

（1）已知①N2（g）+O2（g）=2NO（（g）△H=+180.5 kJmol-1
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（1）△H=-571.6 kJmol-1
③H2O（g）=H2O（1）△H=-44 kJmol-1，
則利用蓋斯定律將②-③-①可得2H2（g）+2NO（g）=2H2O（g）+N2（g） △H=-571.6kJ mol-1-（-44 kJmol-1）×2-180.5 kJ mol-1=-664.1 kJmol-1；

（2）(2)根據圖像，隨溫度升高，CO的轉化率降低，說明平衡逆向移動，所以△H<0；

當達到平衡狀態A時，容器的體積為10L，此時CO的轉化率為50%，則
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始（mol/L）：1 2 0
轉化（mol/L）：0.5 1 0.5
平衡（mol/L）：0.5 1 0.5
k=1，因A、B反應溫度相等，則平衡常數相等，且B點時CO的轉化率為80%，
則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始（mol）：10 200
轉化（mol）：816 8
平衡（mol）：2 4 8
設體積為VL，則有，解得V=2；

(3)以去離子水為吸收劑吸收NO得到40%的硝酸的反應放熱，降低溫度平衡正向移動，硝酸高溫下易分解，所以采用降溫操作；

(4)根據圖示，A極SO2失電子發生氧化反應生成SO42-，則A為陽極，電極反應式是。根據總反應 ,X溶液中的溶質是 。