Question

16．近年来，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=$\frac{c（{N}_{2}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，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平衡常数表达式是用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；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：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不符合；
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不符合；
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符合；
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符合；
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．