Question

1．煤炭燃烧时产生的大量S0₂、NO对环境影响极大，需严格控制二者的产生与排放．
（1）实验证明生成NO的主要原因为髙温时煤燃烧的中间产物NH₃、HCN等会被迅速 氧化为NO．请写出此条件下，HCN被氧化为NO的化学反应方程式4HCN+7O₂═4CO₂+4NO+2H₂O．
（2）研究人员发现，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
已知：①2NO（g）+2C（8）=N₂（g）+2CO（g）△H₁=akj•mol^-1
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）△H₂=bkj•mol^-1
③2CO（g）+O₂ （g）═2CO₂ （g）△H=ckj．mol^-1  则△H₃=ckj•mol^-1
△H=（a+2b+c）kj•mol^-1
（3）对于2NO（g）+2CO（g）═N₂ （g）+2CO₂ （g），在一定温度下，于2L的恒容密闭容器中 充人0.1mol NO和0.3molCO，如图1为容器内的压强（P）与起始压强（P₀）的比值 （P/P₀）随时间的变化曲线．

①该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$．
②0-5min内，该反应的平均反应速率（N₂）=0.003mol/（L•min）；平衡时NO的转化率为80%．
③若13min时，向该容器中再充入0.06molCO，15min时再次达到平衡，此时容器内P/P0的比值应在图中A点的下方（填“上方”或“下方”）．
（4）以连二硫酸盐（S₂O₄^2-，）为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图2所示．
①阴极区的电极反应式为2SO₃^2-+4H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
②NO吸收转化后的主要产物为NH₄⁺，若通电一段时间后，阴极区n（SO₃^2- ）减少了 0.1mol，则此过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为448mL．

Answer 1

分析 （1）HCN被氧化为NO，还生成二氧化碳和水；
（2）由①2NO（g）+2C（8）=N₂（g）+2CO（g）
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）
③2CO（g）+O₂ （g）═2CO₂ （g）
结合盖斯定律可知，①+②×2+③得到2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂ （g）；
（3）①K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
②压强之比等于物质的量的比，结合三段法计算；
③13min时向容器中再充入0.06 mol CO，若平衡不移动，容器内压强（P）与起始压强（P₀）的比值$\frac{P}{{P}_{0}}$=$\frac{n}{{n}_{0}}$$\frac{0.4-0.04+0.06}{0.4}$=1.05；
（4）①阴极区失去电子生成S₂O₄^2-；
②结合NO～NH₄⁺～5 e^-计算．

解答 解：（1）HCN被氧化为NO的化学反应方程式为4HCN+7O₂═4CO₂+4NO+2H₂O，故答案为：4HCN+7O₂═4CO₂+4NO+2H₂O；
（2）由①2NO（g）+2C（8）=N₂（g）+2CO（g）
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）
③2CO（g）+O₂ （g）═2CO₂ （g）
结合盖斯定律可知，①+②×2+③得到2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂ （g）；
所以△H=（a+2b+c）kJ/mol，
故答案为：（a+2b+c）；
（3）①由反应可知，化学平衡表达式K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$，故答案为：K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；
②由图，5min时，$\frac{P}{{P}_{0}}$=0.925，根据阿伏伽德罗定律推论，同温和同体积时$\frac{P}{{P}_{0}}$=$\frac{n}{{n}_{0}}$=0.925，
             2NO （g）+2CO （g）?N₂（g）+2CO₂（g）
初始    0.1mol        0.3mol            0                    0
变化    2x mol        2x mol           x mol         2x mol
5min  （0.1-2x） mol    （0.3-2x） mol        x mol         2x mol
$\frac{0.4}{0.4-x}$=0.925，x=0.03 mol
v（N₂）=$\frac{0.03mol}{2L×5min}$=0.003 mol/（L•min），
同理，2NO （g）+2CO （g）?N₂（g）+2CO₂（g）
初始    0.1mol        0.3mol           0               0
变化    2x′mol       2x′mol         x′mol      2x′mol
平衡  （0.1-2x′） mol   （0.3-2x′） mol     x′mol      2x′mol
$\frac{0.4}{0.4-x}$=0.9，x′=0.04 mol，α（NO）=$\frac{0.08}{0.10}$×100%=80%，
故答案为：0.003mol/（L•min）；80%；
③13min时向容器中再充入0.06 mol CO，若平衡不移动，容器内压强（P）与起始压强（P₀）的比值$\frac{P}{{P}_{0}}$=$\frac{n}{{n}_{0}}$$\frac{0.4-0.04+0.06}{0.4}$=1.05，由于充入CO后增大了反应物的浓度，所以平衡向气体物质的量减少的方向移动，再次平衡后容器内气体物质的量必然少于0.42，所以此时$\frac{P}{{P}_{0}}$＜1.05即在A点的下方，
故答案为：下方；
（4）①由图可知，阴极区通入液体主要含SO₃^2-，流出主要含S₂O₄^2-，所以阴极区电极反应式为2SO₃^2-+4H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O，
故答案为：2SO₃^2-+4H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
②若通电一段时间后阴极区n（SO₃^2-）减少了0.1 mol，此过程转移0.1mol e^-；由于NO吸收转化后的主要产物为NH₄⁺，NO～NH₄⁺～5e^-，若电路中转移转移0.1mol e^-，消耗NO 0.02mol，标准状况下体积为448mL，
故答案为：448．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握平衡三段法、转化率的计算及平衡移动的影响为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意（4）中为解答的难点，题目难度不大．