Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．

（1）利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃

催化劑

△

7N₂+12H₂O可以處理NO₂．當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，生成的N₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是

 

L．
（2）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示．該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理是

 

．
（3）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖2所示的裝置．已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O．請(qǐng)回答：通入CH₃OH的電極的電極反應(yīng)式是

 

，B電極的電極反應(yīng)式為

 

．
（4）如圖3所示，溫度不變時(shí)某容器分隔Ⅰ、Ⅱ兩部分，Ⅰ容積固定不變，Ⅱ有可移動(dòng)的活塞，現(xiàn)在Ⅰ中充入2molSO₂和1molO₂，在Ⅱ中充入2molSO₃（g）和1molN₂，在相同條件下發(fā)生可逆反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）．
根據(jù)下列要求填寫(xiě)空白：
①若固定活塞位置在右側(cè)的3處不動(dòng)，達(dá)到平衡時(shí)，
設(shè)Ⅰ中壓強(qiáng)為P_Ⅰ，Ⅱ中壓強(qiáng)為P_Ⅱ，則P_Ⅰ與P_Ⅱ的關(guān)系是P_Ⅰ

 

P_Ⅱ（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②若要使Ⅱ中與Ⅰ中平衡狀態(tài)相同，可移動(dòng)活塞的位置應(yīng)在

 

處．（選“2”、“3”或“4”）
③若活塞右移到4處，達(dá)到平衡后，Ⅰ中SO₃（g）為x mol，Ⅱ中SO₃（g）為y mol，則x和y的關(guān)系是y

 

x（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線(xiàn),原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)化合價(jià)的變化結(jié)合方程式計(jì)算；
（2）利用化學(xué)平衡的影響因素和工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系來(lái)分析；
（3）燃料電池的負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，和電源的正極相連的是陽(yáng)極，該極上發(fā)生氧化反應(yīng)，和電源負(fù)極（4）根據(jù)左右兩個(gè)容器體積相同，反應(yīng)物的分壓相等屬于等效平衡，從等效平衡的角度分析．

解答： 解：（1）反應(yīng)6NO₂+8NH₃

催化劑 .

△

7N₂+12H₂O中，6NO₂中N元素化合價(jià)降低，由+4價(jià)降低到0價(jià)，則6molNO₂參加反應(yīng)，生成7mol氮?dú)廪D(zhuǎn)移24mol電子，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，生成氮?dú)怏w積為

1.2×7

24

×22.4=7.84L，
故答案為：7.84；
（2）由圖可知，溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；壓強(qiáng)大，有利于加快反應(yīng)速率，有利于使平衡正向移動(dòng)，但壓強(qiáng)過(guò)大，需要的動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備的要求也高，故選擇250℃、1.3×104kPa左右的條件．因?yàn)樵?50℃、壓強(qiáng)為1.3×10⁴kPa時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已較大，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率變化不大，沒(méi)有必要再增大壓強(qiáng)，
故答案為：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，若再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，且生產(chǎn)成本增加，得不償失；
（3）通入O₂的電極名稱(chēng)是正即極，所以B是陽(yáng)極，陽(yáng)極上OH^-失電子生成氧氣，其電極反應(yīng)為4OH^--4e^-=O₂+2H₂O；燃料電池的負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：4OH^--4e^-=O₂+2H₂O；CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）①I(mǎi)中充入2 mol SO₂和1 mol O₂與II中充入2 mol SO₃和1 mol N₂，由于N₂與反應(yīng)無(wú)關(guān)，故只占分壓．活塞在3處時(shí)相同條件下達(dá)平衡時(shí)是等效的，但I(xiàn)I中有1 mol N₂，故壓強(qiáng)比I大，所以P_Ⅰ小于P_Ⅱ，故答案為：小于；
②I中充入2 mol SO₂和1 mol O₂與II中充入2 mol SO₃和1 mol N₂，由于N₂與反應(yīng)無(wú)關(guān)，故只占分壓，所以活塞在3處時(shí)，相同條件下達(dá)平衡時(shí)是兩個(gè)平衡是等效的，故答案為：3；
③若活塞右移到4處，則II中壓強(qiáng)減小，平衡向逆方向移動(dòng)，故n（SO₃）減小，所以y 小于x；故答案為：小于．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道關(guān)于化學(xué)平衡和電化學(xué)知識(shí)的綜合題目，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的知識(shí)遷移和應(yīng)用能力，難度較大．