Question

4．燃料的使用和防污染是社会发展中一个无法回避的矛盾话题．
（1）我国北方冬季烧煤供暖所产生的废气是雾霾的主要来源之一．经研究发现将煤炭在O₂/CO₂的气氛下燃烧，能够降低燃煤时NO的排放，主要反应为：
2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H
若①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②2CO（g）═2C（s）+O₂（g）△H₂=+221kJ•mol^-1
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-393.5kJ•mol^-1
则△H=-746.5kJ•mol^-1．
（2）为了提高燃料的利用率，可以将甲醇设计为燃料电池，写出熔融K₂CO₃做电解质时，甲醇燃料电池的负极反应式：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=2H₂O+4CO₂↑；该电池负极与水库的铁闸相连时，可以保护铁闸不被腐蚀，这种方法叫做外加电流的阴极保护法．
（3）含有甲醇的废水随意排放会造成水污染，可用ClO₂将其氧化为CO₂，然后再加碱中和即可．写出处理甲醇酸性废水过程中，ClO₂与甲醇反应的离子方程式：6ClO₂+5CH₃OH=6Cl^-+5CO₂+6H⁺+7H₂O．
（4）机动车的尾气也是雾霾形成的原因之一．

①近几年有人提出在催化剂条件下，利用汽油中挥发出来的C₃H₆催化还原尾气中的NO气体生成三种无污染的物质．请写出该过程的化学方程式：2C₃H₆+18NO=6CO₂+9N₂+6H₂O；
②电化学气敏传感器法是测定汽车尾气常用的方法之一．其中CO传感器的工作原理如上图所示，则对电极的电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）②+③×2-①得到2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），据此计算反应的焓变；
（2）负极发生氧化反应，甲醇燃料电池的负极反应式：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=2H₂O+4CO₂↑；该电池负极与水库的铁闸相连时，可以保护铁闸不被腐蚀，这种方法叫做外加电流的阴极保护法；
（3）根据信息：二氧化氯和甲醇反应，生成Cl^-、CO₂和水₂，配平方程式即可；
（4）①C₃H₆催化还原尾气中的NO气体，发生氧化还原反应生成无毒气体二氧化碳和氮气；
②电化学气敏传感器法是测定汽车尾气常用的方法之一．其中CO传感器的工作原理如上图所示，对电极氧气发生还原反应，电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

解答 解：（1）②+③×2-①得到2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），反应的焓变=+221kJ•mol^-1+2（-393.5kJ•mol^-1）-（180.5kJ•mol^-1）=-746.5kJ•mol^-1，
故答案为：-746.5；
（2）负极发生氧化反应，甲醇燃料电池的负极反应式：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=2H₂O+4CO₂↑；该电池负极与水库的铁闸相连时，可以保护铁闸不被腐蚀，这种方法叫做外加电流的阴极保护法，故答案为：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=2H₂O+4CO₂↑；外加电流的阴极保护法；
（3）根据信息：二氧化氯和甲醇反应，生成Cl^-、CO₂和水₂，所以反应方程式为：6ClO₂+5CH₃OH=6Cl^-+5CO₂+6H⁺+7H₂O，故答案为：6ClO₂+5CH₃OH=6Cl^-+5CO₂+6H⁺+7H₂O；
（4）①C₃H₆催化还原尾气中的NO气体，发生氧化还原反应生成无毒气体二氧化碳和氮气，所以反应方程式为：2C₃H₆+18NO=6CO₂+9N₂+6H₂O，故答案为：2C₃H₆+18NO=6CO₂+9N₂+6H₂O；
②电化学气敏传感器法是测定汽车尾气常用的方法之一．其中CO传感器的工作原理如上图所示，对电极氧气发生还原反应，电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

点评 本题考查盖斯定律的应用、氧化还原反应反应的分析以及电解原理的分析应用等，比较综合，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力．