题目内容

11．碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关．
（1）C、CO、CO2在实际生产中有如下应用：
a．2C+SiO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{电炉}$  Si+2CO    b.3CO+Fe2O3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe+3CO2
c．C+H2O $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ CO+H2      d．CO2+CH4 $\stackrel{催化剂}{→}$ CH3COOH
上述反应中，理论原子利用率最高的是d．
（2）有机物加氢反应中镍是常用的催化剂．但H2中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒，在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO2，为弄清该方法对催化剂的影响，查得资料如下：

则：①不用通入O2氧化的方法除去CO的原因是避免O2与Ni反应再使其失去催化作用．
②SO2（g）+2CO（g）=S（s）+2CO2（g）△H=-267kJ/mol．
（3）汽车尾气中含大量CO和氮氧化物（NOx）等有毒气体，可以通过排气管内壁活性炭涂层、排气管内催化剂装置进行处理．

①活性炭处理NO的反应：C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2 （g）△H=-a kJ•mol-1（a＞0）
若使NO更加有效的转化为无毒尾气排放，以下措施理论上可行的是：ac．
a．增加排气管长度                b．增大尾气排放口
c．添加合适的催化剂              d．升高排气管温度
②在排气管上添加三元催化转化装置，CO能与氮氧化物（NOx）反应生成无毒尾气，其化学方程式是2xCO+2NOx$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2xCO2+N2．
（4）利用CO2与H2反应可合成二甲醚（CH3OCH3）．以KOH为电解质溶液，组成二甲醚--空气燃料电池，该电池工作时其负极反应式是CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O．
（5）电解CO制备CH4和W，工作原理如图所示，生成物W是NaHCO3，其原理用电解总离子方程式解释是4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑．

分析 （1）反应物中的原子全部参加反应的，原子利用律最高，据此解答即可；
（2）①Ni能与氧气反应也会导致其中毒，据此解答即可；
②利用盖斯定律进行计算即可；
（3）①依据此反应特点判断即可；
②根据反应物、生成物和反应条件及质量守恒定律的两个原则，写出正确的化学方程式；
（4）根据燃料电池为燃料作负极失电子发生氧化反应，结合电解质溶液书写负极电极反应式；
（5）由此电解原理可知，阳极失去电子生成二氧化碳气体，加入碳酸钠，碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，阴极CO得到电子生成甲烷气体，据此解答即可．

解答 解：（1）观察四个反应方程式可见，只有反应d中参加反应的物质全部转化为一种物质，故原子利用率最高，故答案为：d；
（2）①Ni能与氧气反应也会导致其中毒，故答案为：避免O2与Ni反应再使其失去催化作用；
②由图I可知，O2（g）+2CO（g）=2CO2（g）△H=（-2×283）kJ•mol-1=-566kJ•mol-1，（i）
由图II可知，S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296kJ•mol-1，（ii）
（i）-（ii）得：SO2（g）+2CO（g）=S（s）+2CO2（g）△H=-563-（-296）=-267kJ•mol-1，故答案为：-267kJ/mol；
（3）①C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2 （g）△H=-a kJ•mol-1，此反应为放热反应，且为气体体积不变的反应，
a．增加排气管长度，不能改变NO的转化率，气体接触时间增长，气体反应充分，故a正确；
b．增大尾气排放口，相当于移出部分氮气和二氧化碳气体，利于平衡右移，故b错误；
c．添加合适的催化剂，反应迅速增加一氧化氮在单位时间内吸收率真，故c正确；
d．升高排气管温度，温度升高，平衡左移，不利于NO转化，故d错误；故选ac；
②反应物是一氧化碳和NOx，生成物无毒，故生成物之一是氮气和二氧化碳，根据反应前后元素种类不变，化学方程式为：2xCO+2NOx $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2xCO2+N2，
故答案为：2xCO+2NOx $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2xCO2+N2；
（4）燃料电池为燃料作负极失电子发生氧化反应，又电解质溶液为KOH，所以负极电极反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O，
故答案为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O；
（5）由此电解原理可知，阳极失去电子生成二氧化碳气体，加入碳酸钠，碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，阴极CO得到电子生成甲烷气体，据此离子反应方程式为：4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑，故答案为：NaHCO3；4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑．

点评 本题主要考查的是绿色化学的概念、盖斯定律的应用、原电池反应原理与电极方程式的书写、氧化还原反应等，综合性较强，难度较大．

练习册系列答案
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A．根据上述过程，每生成1molKMnO4，共转移6mol电子
B．第二步电解时，阳极电极反应式为2MnO42--2e-=2MnO4-
C．第二步电解的离子方程式为：2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H2↑+OH-
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（5）物质B可直接用作氮肥，则B的化学式是（NH4）2SO4．
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19．下列说法正确的是（　　）
A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多
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C．升高温度能使反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数
D．催化剂能增大活化分子的百分数，从而成千上万倍地增大反应速率
6．下表是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑨种元素，填写下列空白：
 主族
周期		ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0族
2①②③
3④⑤⑥⑦⑧
4⑨
（1）在这些元素中，化学性质最不活泼的是：Ar（填具体元素符号，下同）．
（2）NH4H电子式是：；
（3）表示①与⑦的化合物的结构式；
（4）写出 ⑥的原子结构示意图；
（5）③气态氢化物的沸点大于（填“大于”、“小于”）⑥的气态氢化物的沸点．
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D．W 与X形成的化合物只含离子键
3．下列离子方程式正确的是（　　）
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