Question

3．工业产生的废气CO_X、NO_X、SO_X 对环境有害，若能合理的利用吸收，可以减少污染，变废为宝．
（1）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O
已知：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（l）△H=-akJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-b kJ•mol^-1；
CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-c kJ•mol^-1；
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$b+2c-a-d）kJ•mol^-1．
（2）光气（COCl₂）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g）制备．图1为此反应的反应速率随温度变化的曲线，图2为某次模拟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；
②10min改变的条件是升高温度，该反应平衡常数变化的趋势是减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，原理如图3所示：NO₂被吸收的离子方程式是2NO₂+4HSO₃^-═N₂+4SO₄^2-+4H⁺．
（4）用粗硅作原料，熔融盐电解法制取硅烷原理如图4，判断B为电源的正极，电解时阳极的电极反应式为Si+4H^--4e^-═SiH₄↑．

Answer 1

分析 （1）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1；
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1；
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-c kJ•mol^-1；
④CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-d kJ•mol^-1，
由盖斯定律可知，②×$\frac{3}{2}$+③×2-①-④得到CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；
（2）①由图可知，△c（Cl₂）=1.2mol/L-0.3mol/L，结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②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）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1；
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-b kJ•mol^-1；
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-c kJ•mol^-1；
④CH₃OH（g）═CH₃OH（l）△H=-d kJ•mol^-1，
由盖斯定律可知，②×$\frac{3}{2}$+③×2-①-④得到CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$b+2c-a-d）kJ•mol^-1，
则CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$b+2c-a-d）kJ•mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$b+2c-a-d）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 ；
②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，由图1可知，升温平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，所以温度高，平衡常数减小，
故答案为：升高温度；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，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，H^-移向阳极生成SiH₄，电极反应式为Si+4H^--4e^-=SiH₄↑，
故答案为：正； 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．