Question

10．近年以来，我国多地频现种种极端天气，二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是导致极端天气的重要因素．
（1）活性炭可用于处理大气污染物NO，在1L恒容密闭容器中加入0.100mol NO和2.030mol固体活性炭（无杂质），生成气体E和气体F．当温度分别在T₁℃和T₂℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：

	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请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式C+2NO?N₂+CO₂．
②上述反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（N{\;}_{2}）c（CO{\;}_{2}）}{c（NO）{\;}^{2}}$，根据上述信息判断，T₁和T₂的关系是C．
A．T₁＞T₂B．T₁＜T₂C．无法比较
③在T₁℃下反应达到平衡后，下列措施能改变NO的转化率的是cd．
a．增大c（NO）   b．增大压强  c．升高温度   d．移去部分F
（2）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得H₂，具体流程如图1所示

①用离子方程式表示反应器中发生的反应：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺．
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是HI分解为可逆反应，及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行．
（3）开发新能源是解决大气污染的有效途径之一．直接甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图2所示
通过a气体的电极是原电池的负极（填“正”或“负”），b电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂；
②计算各气体的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；由表中数据可知，温度由T₁变为T₂，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，不能判断温度变化；
③根据平衡移动原理分析解答，
a．增大c（NO），相当于增大压强，该反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动；
b．该反应前后气体的物质的量不变，增大压强，平衡不移动；
c．反应移动存在热效应，升高温度，平衡一定移动；
d．移去部分生成物F，平衡向正反应移动；
（2）①反应器中二氧化硫、碘发生氧化还原反应生成硫酸和HI；
②HI分解反应为可逆反应；
（3）根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应．

解答 解：（1）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案为：C+2NO?N₂+CO₂；
②从C+2NO?N₂+CO₂，则该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（N{\;}_{2}）c（CO{\;}_{2}）}{c（NO）{\;}^{2}}$，由表中数据可知，温度由T₁变为T₂，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，无法判断温度变化，故答案为：$\frac{c（N{\;}_{2}）c（CO{\;}_{2}）}{c（NO）{\;}^{2}}$；C；
③a．增大c（NO），相当于增大压强，该反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，NO的转化率不变，故a错误；
b．该反应前后气体的物质的量不变，增大压强，平衡不移动，NO的转化率不变，故b错误；
c．反应移动存在热效应，升高温度，平衡一定移动，NO转化率一定变化，故c正确；
d．移去部分生成物F，平衡向正反应移动，NO的转化率增大，故d正确；
故答案为：cd；
（2）①反应器中二氧化硫、碘发生氧化还原反应生成硫酸和HI，离子反应为SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺，故答案为：SO₂+I₂+2H₂O=SO₄^2-+2I^-+4H⁺；
②HI分解反应为可逆反应，则使用膜反应器分离出H₂的目的是及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行，故答案为：HI分解为可逆反应，及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行；
（3）根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为 CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案为：负；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

点评 本题考查平衡常数及化学平衡的有关计算、平衡的移动以及原电池的工作原理等，难度中等，由于该反应的热效应不知，故T₁和T₂的关系无法比较，此为易错点．