Question

20．合理的利用吸收工业产生的废气CO₂、NO₂、SO₂等可以减少污染，变废为宝．
（1）用CO₂可以生产燃料甲醇．
已知：CO_2（g）+3H_2（g）═CH₃OH_（g）+H₂O_（l）△H=-akJ•mol^-1；
2H_2（g）+O_2（g）═2H₂O_（l）△H=-b kJ•mol^-1；
则表示CH₃OH（g）燃烧的热化学方程式为：2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=2a-3bkJ•mol^-1．
（2）光气（COCl₂）是一种重要化工原料，常用于聚酯类材料的生产，工业上通过Cl_2（g）+CO_（g）?COCl_2（g）△H＜0制备．图1为实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线．回答下列问题：
①0～6min内，反应的平均速率v（Cl₂）=0.15mol•L^-1•min^-1 ；
②该反应第一次达平衡时的平衡常数为30，10min改变的条件是升高温度．
（3）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，原理如图2所示：NO₂被吸收的离子方程式是2NO₂+4HSO₃^-═N₂+4SO₄^2-+4H⁺．
（4）以甲醇燃料电池为电源，粗硅为原料，熔融盐电解法制取硅烷原理如图3，判断A为电源的负极，电解时阳极的电极反应式为Si+4H^--4e^-═SiH₄↑．

Answer 1

分析 （1）①CO_2（g）+3H_2（g）═CH₃OH_（g）+H₂O_（l）△H=-akJ•mol^-1；
②2H_2（g）+O_2（g）═2H₂O_（l）△H=-b kJ•mol^-1；
利用盖斯定律计算②×3-①×2得到表示CH₃OH（g）燃烧的热化学方程式；
（2）①由图可知，△c（Cl₂）=1.2mol/L-0.3mol/L，结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②平衡常数等于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，由图可知，第10 min时平衡逆向移动，据影响平衡移动的因素分析，升温平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；
（3）二氧化氮具有强的氧化性，能够氧化亚硫酸氢根离子生成硫酸根离子，二氧化氮被还原为氮气；
（4）电解池中的阳极上发生失电子的氧化反应，单质硅失电子后和H^-结合生成SiH₄．

解答 解：（1）①CO_2（g）+3H_2（g）═CH₃OH_（g）+H₂O_（l）△H=-akJ•mol^-1；
②2H_2（g）+O_2（g）═2H₂O_（l）△H=-b kJ•mol^-1；
利用盖斯定律计算②×3-①×2得到表示CH₃OH（g）燃烧的热化学方程式：2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂ （g）+4H₂O（l）△H=2a-3b kJ•mol^-1 ，
故答案为：2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂ （g）+4H₂O（l）△H=2a-3b kJ•mol^-1；
（2）①由图可知，6min时Cl₂的平衡浓度为0.3mol/L，浓度变化为1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，则v（Cl₂）=$\frac{0.9mol/L}{6min}$=0.15 mol•L^-1•min ^-1，
故答案为：0.15 mol•L^-1•min^-1 ；
②Cl_2（g）+CO_（g）?COCl_2（g），第一次达到平衡状态，c（CO）=0.1mol/L，c（Cl₂）=0.3mol/L，c（COCl₂）=0.9mol/L，反应第一次达平衡时的平衡常数K=$\frac{0.9}{0.1×0.3}$=30，
影响平衡移动的因素有温度、浓度和压强，该反应是放热反应，由图可知，第10 min时平衡逆向移动，只能是升温，
故答案为，30；升高温度；
（3）二氧化氮具有强的氧化性，能够氧化亚硫酸氢根离子生成硫酸根离子，二氧化氮被还原为氮气，离子方程式：2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺；  
故答案为：2NO₂+4HSO₃^-═N₂+4SO₄^2-+4H⁺；
（4）从图示知，粗硅变化为SiH₄，失电子发生氧化反应，B为电源的正极，A为电源的负极，H^-移向阳极生成SiH₄，电极反应式为Si+4H^--4e^-=SiH₄↑，
故答案为：负； Si+4H^--4e^-═SiH₄↑．

点评 本题考查硅及其化合物的性质，读懂图象、理顺平衡常数与转化率间的关系、注意电化学电极反应式的书写是解题的关键，题目难度中等．