Question

【題目】CO和聯氨（N2H4）的性質及應用的研究是能源開發、環境保護的重要課題。

（1）①用CO、O2和KOH溶液可以制成堿性燃料電池，則該電池反應的離子方程式為 。

②用CO、O2和固體電解質還可以制成如下圖1所示的燃料電池，則電極d的電極反應式為 。

（2）聯氨的性質類似于氨氣，將聯氨通入CuO濁液中，有關物質的轉化如圖2所示。

①在圖示2的轉化中，化合價不變的元素是 （填元素名稱）。

②在轉化過程中通入氧氣發生反應后，溶液的pH將 （填“增大”、“減小”或“不變”）。轉化中當有1 mol N2H4參與反應時，需要消耗O2的物質的量為 。

③加入NaClO時發生的反應為：Cu（NH3）+2ClO-+2OH-＝Cu（OH）2↓+2N2H4↑+2Cl-+2H2O

該反應需在80℃以上進行，其目的除了加快反應速率外，還有 、 。

圖3

（3）CO與SO2在鋁礬土作催化劑、773 K條件下反應生成CO2和硫蒸氣，該反應可用于從煙道氣中回收硫，反應體系中各組分的物質的量與反應時間的關系如圖3所示，寫出該反應的化學方程式： 。

Answer 1

【答案】

（1）①2CO+O2+4OH-=2CO32-+2H2O。②CO+O2--2e-=CO2；

（2）①氫、鈉；②增大；1mol；③氫氧化銅分解、降低聯氨溶解度使其從溶液中逸出；

（3）4CO+2SO2=4CO2+S2。

【解析】

試題分析：（1）①該燃料電池中，負極上CO失電子發生氧化反應生成二氧化碳，正極上氧氣得電子發生還原反應生成氫氧根離子，二氧化碳和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，所以電池反應式為2CO+O2+4 OH-=2 CO32-+2H2O，故答案為：2CO+O2+4 OH-=2 CO32-+2H2O。

②d電極上CO生成二氧化碳，則該電極上失電子發生氧化反應，電極反應式為CO+O2--2e-=CO2，故答案為：CO+O2--2e-=CO2；

（2）根據圖知，H、Na元素都在化合物中，化合價不變，故答案為：氫、鈉；

②Cu（NH3）2+和氧氣反應過程中，Cu元素化合價由+1價變為+2價，O元素化合價由0價變為-2價，氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，所以溶液的pH增大；轉化中當有1mol N2H4參與反應時，轉移電子物質的量=1mol×2×[0-（-2）]=4mol，根據轉移電子相等得需要消耗O2的物質的量==1mol，故答案為：增大；1mol；

③溫度高時氫氧化銅分解，且氣體溶解度隨溫度升高而降低，從而促進反應向正反應方向進行，故答案為：氫氧化銅分解、降低聯氨溶解度使其從溶液中逸出；

（3）根據圖象知，反應物的物質的量變化量一個為（4-1）mol=3mol、一個為（2-0.5）mol=1.5mol，生成物的物質的量變化量一個為（3-0）mol=3mol、一個為（0.75-0）mol=0.75mol，則反應物、生成物的物質的量變化量之比等于其計量數之比=3mol：1.5mol：3mol：0.75mol=4：2：4：1，根據C原子守恒知，計量數是4的為CO、CO2，二氧化硫的計量數是2，硫單質的計量數是1，則生成的硫單質為S2，所以反應方程式為4CO+2SO2=4CO2+S2，故答案為：4CO+2SO2=4CO2+S2。