Question

20．合理的利用吸收工業(yè)產(chǎn)生的廢氣CO₂、NO₂、SO₂等可以減少污染，變廢為寶．
（1）用CO₂可以生產(chǎn)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；
則表示CH₃OH（g）燃燒的熱化學(xué)方程式為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=2a-3bkJ•mol^-1．
（2）光氣（COCl₂）是一種重要化工原料，常用于聚酯類材料的生產(chǎn)，工業(yè)上通過Cl_2（g）+CO_（g）?COCl_2（g）△H＜0制備．圖1為實驗研究過程中容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線．回答下列問題：
①0～6min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v（Cl₂）=0.15mol•L^-1•min^-1 ；
②該反應(yīng)第一次達平衡時的平衡常數(shù)為30，10min改變的條件是升高溫度．
（3）利用氨水可以將SO₂和NO₂吸收，原理如圖2所示：NO₂被吸收的離子方程式是2NO₂+4HSO₃^-═N₂+4SO₄^2-+4H⁺．
（4）以甲醇燃料電池為電源，粗硅為原料，熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖3，判斷A為電源的負極，電解時陽極的電極反應(yīng)式為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；
利用蓋斯定律計算②×3-①×2得到表示CH₃OH（g）燃燒的熱化學(xué)方程式；
（2）①由圖可知，△c（Cl₂）=1.2mol/L-0.3mol/L，結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計算；
②平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，由圖可知，第10 min時平衡逆向移動，據(jù)影響平衡移動的因素分析，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減��；
（3）二氧化氮具有強的氧化性，能夠氧化亞硫酸氫根離子生成硫酸根離子，二氧化氮被還原為氮氣；
（4）電解池中的陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，單質(zhì)硅失電子后和H^-結(jié)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；
利用蓋斯定律計算②×3-①×2得到表示CH₃OH（g）燃燒的熱化學(xué)方程式：2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂ （g）+4H₂O（l）△H=2a-3b kJ•mol^-1 ，
故答案為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂ （g）+4H₂O（l）△H=2a-3b kJ•mol^-1；
（2）①由圖可知，6min時Cl₂的平衡濃度為0.3mol/L，濃度變化為1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，則v（Cl₂）=$\frac{0.9mol/L}{6min}$=0.15 mol•L^-1•min ^-1，
故答案為：0.15 mol•L^-1•min^-1 ；
②Cl_2（g）+CO_（g）?COCl_2（g），第一次達到平衡狀態(tài)，c（CO）=0.1mol/L，c（Cl₂）=0.3mol/L，c（COCl₂）=0.9mol/L，反應(yīng)第一次達平衡時的平衡常數(shù)K=$\frac{0.9}{0.1×0.3}$=30，
影響平衡移動的因素有溫度、濃度和壓強，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，由圖可知，第10 min時平衡逆向移動，只能是升溫，
故答案為，30；升高溫度；
（3）二氧化氮具有強的氧化性，能夠氧化亞硫酸氫根離子生成硫酸根離子，二氧化氮被還原為氮氣，離子方程式：2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺；  
故答案為：2NO₂+4HSO₃^-═N₂+4SO₄^2-+4H⁺；
（4）從圖示知，粗硅變化為SiH₄，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B為電源的正極，A為電源的負極，H^-移向陽極生成SiH₄，電極反應(yīng)式為Si+4H^--4e^-=SiH₄↑，
故答案為：負； Si+4H^--4e^-═SiH₄↑．

點評 本題考查硅及其化合物的性質(zhì)，讀懂圖象、理順平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率間的關(guān)系、注意電化學(xué)電極反應(yīng)式的書寫是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．