Question

11．近年華北地區(qū)頻繁的霧霾天氣已經(jīng)引起人們的高度重視，化學反應原理可用于治理環(huán)境污染，請回答下列問題：
（1）一定條件下，可以用CO處理燃煤煙氣生成液態(tài)硫，實現(xiàn)硫的回收．
①已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ•mol^-1
S（l）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-296KJ•mol^-1
則用CO處理燃煤煙氣的熱化學方程式是2CO（g）+SO₂（g）=2CO₂（g）+S（l）△H=-270kJ•mol^-1．
②在一定溫度下，在2L密閉容器中投入2mol CO、l mol SO₂發(fā)生上述反應，達到化學平衡時SO₂的轉(zhuǎn)化率為90%，則該溫度下該反應的平衡常數(shù)K的數(shù)值為1620．
（2）SNCR-SCR是一種新型的煙氣脫硝技術(shù)（除去煙氣中的NO_x），其流程如圖1：


已知該方法中主要反應的熱化學方程式：
4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1646KJ•mol^-1，在一定溫度下，在密閉恒壓的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態(tài)的是b（填字母）．
a.4v逆（N₂）=v正（O₂）
b．混合氣體的密度保持不變
c．c（N₂）：c（H₂O）：c（NH₃）=4：6：4
d．單位時間內(nèi)斷裂4mol N-H鍵的同時斷裂4mol鍵
（3）如圖2所示，反應溫度會直接影響SNCR技術(shù)的脫硝效率．
①SNCR技術(shù)脫硝的最佳溫度選擇925℃的理由是925℃時脫硝效率高，殘留氨濃度較�。�
②SNCR與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)的反應溫度較高，其原因是反應的活化能較大，沒有使用催化劑因為脫硝主要反應是放熱反應；但當煙氣溫度高于1000℃時，SNCR脫硝效率明顯降低，其原因可能是溫度過高，使脫硝主要反應的平衡逆向移動．
（4）一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖3所示：
①中間室的Cl^-移向左室（填“左室”或“右室”），處理后的含硝酸根廢水的pH升高（填“降低”或“升高”）
②若圖中有機廢水中有機物用C₆H₁₂O₆表示，請寫出左室發(fā)生反應的電極反應式：C₆H₁₂O₆-24e^-+6H₂O=6CO₂↑+24H⁺．

Answer 1

分析 （1）①已知Ⅰ2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
Ⅱ（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
反應2CO（g）+SO₂（g）=2CO₂（g）+S（l）可以是Ⅰ-Ⅱ得到反應焓變；
②結(jié)合化學平衡三行計算列式計算平衡濃度，平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；
（2）平衡標志是反應的正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變；
（3）①脫硝的最佳溫度約為925℃，此時脫硝效率最大；
②SNCR與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)的反應溫度較高是因為未加入催化劑，反應是放熱反應；但當煙氣溫度高于1000℃時，SNCR脫硝效率明顯降低是溫度過高脫消反應逆向進行；
（3）該原電池中，硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應，則右邊裝置中電極是正極，電極反應式為2NO₃^-+6H₂O+10e^-═N₂↑+12OH^-，左邊裝置電極是負極，負極上有機物失電子發(fā)生氧化反應，有機物在厭氧菌作用下生成二氧化碳，陰離子移向負極，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）①已知Ⅰ2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
Ⅱ（l）+O₂（g）=SO₂（g）△H₂=-296kJ•mol^-1
反應2CO（g）+SO₂（g）=2CO₂（g）+S（l）可以是Ⅰ-Ⅱ得到反應焓變，
所以該反應的焓變△H=-566kJ•mol^-1-（-296kJ•mol^-1）=-270kJ•mol^-1，
得到熱化學方程式為：2CO（g）+SO₂（g）=2CO₂（g）+S（l）△H=-270kJ•mol^-1，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=2CO₂（g）+S（l）△H=-270kJ•mol^-1；
②在一定溫度下，在2L密閉容器中投入2mol CO、l mol SO₂發(fā)生上述反應，達到化學平衡時SO₂的轉(zhuǎn)化率為90%，消耗二氧化硫濃度=0.5mol/L×90%=0.45mol/L
                             2CO（g）+SO₂（g）=2CO₂（g）+S（l）
起始量（mol/L）     1                0.5           0
變化量（mol/L）    0.9              0.45         0.9
平衡量（mol/L）   0.1              0.05           0.9
則該溫度下該反應的平衡常數(shù)K的數(shù)值=$\frac{0．{9}^{2}}{0．{1}^{2}×0.05}$=1620，
故答案為：1620；
（2）4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1646KJ•mol^-1，反應為氣體體積增大的放熱反應，
a．反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比為正反應速率之比，當v逆（N₂）=4v正（O₂），反應達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．反應前后氣體質(zhì)量變化，氣體體積不變，當混合氣體的密度保持不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故|b正確；
c．速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比為正反應速率之比，c（N₂）：c（H₂O）：c（NH₃）=4：6：4，不能說明正逆反應速率相同，故c錯誤；
d．單位時間內(nèi)斷裂12mol N-H鍵的同時斷裂4molN≡N鍵，說明正逆反應速率相同，單位時間內(nèi)斷裂4mol N-H鍵的同時斷裂4molN≡N鍵不能說明反應大多平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：b；
（3）①SNCR技術(shù)脫硝的最佳溫度選擇925℃的理由是：925℃時脫硝效率高，殘留氨濃度較小，故答案為：925℃時脫硝效率高，殘留氨濃度較��；
②SNCR與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)的反應溫度較高，其原因是：反應的活化能較大，沒有使用催化劑因為脫硝主要反應是放熱反應，但當煙氣溫度高于1000℃時，SNCR脫硝效率明顯降低，其原因可能是：溫度過高，使脫硝主要反應的平衡逆向移動，
故答案為：反應的活化能較大，沒有使用催化劑因為脫硝主要反應是放熱反應；溫度過高，使脫硝主要反應的平衡逆向移動；
（4）①陰離子移向負極，所以該電池工作時，中間室中的Cl^-移向左室負極，正極電極反應式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂↑+6H₂O，氫離子參加反應導致溶液酸性減小，溶液的pH升高，
故答案為：左室；升高；
②若圖中有機廢水中有機物用C₆H₁₂O₆表示，左室發(fā)生反應故答案為：是負極反應，葡萄糖失電子發(fā)生氧化反應，在酸性溶液中生成二氧化碳，電極反應為：C₆H₁₂O₆-24e^-+6H₂O=6CO₂↑+24H⁺，
故答案為：C₆H₁₂O₆-24e^-+6H₂O=6CO₂↑+24H⁺．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、原電池原理及電極反應書寫、化學反應速率和化學平衡的影響因素、K的計算等知識，題目難度較大，試題涉及的題量較大，知識點較多、綜合性強，熟練掌握知識的遷移和應用是解答本題的關鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．