Question

2．近年以來，我國多地頻現種種極端天氣，二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是導致極端天氣的重要因素．
（1）活性炭可用于處理大氣污染物NO，在1L恒容密閉容器中加入0.100mol NO和2.030mol固體活性炭（無雜質），生成氣體E和氣體F．當溫度分別在T₁℃和T₂℃時，測得平衡時各物質的物質的量如下表

物質 T/℃n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①請結合上表數據，寫出NO與活性炭反應的化學方程式C+2NO?N₂+CO₂．
②上述反應的平衡常數表達式K=$\frac{c（{N}_{2}）．c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，根據上述信息判斷，T₁和T₂的關系是c．
A．T₁＞T₂ B．T₁＜T₂ C．無法比較
（2）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO₂降低環(huán)境污染，同時又能制得H₂，具體流程如圖1所示：

①用離子方程式表示反應器中發(fā)生的反應：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺．
②用化學平衡移動的原理分析，在HI分解反應中使用膜反應器分離出H₂的目的是HI分解為可逆反應，及時分離出產物H₂，有利于反應正向進行．
（3）開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一．直接甲醇燃料電池（簡稱DMFC）由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注．DMFC工作原理如圖2所示．
通過a氣體的電極是原電池的負極（填“正”或“負”），b電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①由表中數據可知，C、NO、E、F的化學計量數之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；
②化學平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
由表中數據可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應移動，由于正反應是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
（2）①從流程圖可知，在反應器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反應，分離出氫氣有利于平衡正向移動；
（3）根據電子流向知，左邊電極是負極、右邊電極是正極，所以通入a氣體的電極是負極、通入b的電極是正極，電解質溶液呈酸性，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水．

解答 解：（1）①由表中數據可知，C、NO、E、F的化學計量數之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應為可逆反應，故反應方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②化學平衡常數K=$\frac{c（{N}_{2}）．c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；
由表中數據可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應移動，由于正反應是吸熱、還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，故答案為：$\frac{c（{N}_{2}）．c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；c；
（2）①從流程圖可知，在反應器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反應方程式為SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②HI分解為可逆反應，及時分離出產物H₂，有利于反應正向進行，故答案為：HI分解為可逆反應，及時分離出產物H₂，有利于反應正向進行；
（3）根據圖知，交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈酸性，根據氫離子移動方向及電子流動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應，負極反應式為 CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案為：負；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應、原電池原理、化學平衡常數含義等知識點，為高頻考點，明確物質性質、化學反應原理及原電池原理是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，注意結合電解質溶液酸堿性書寫，題目難度不大．