Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的測量及處理具有重要意義．
（1）已知：H₂（g）、CO（g）和CH₃CH₂OH（l）的燃燒熱分別為285.8kJ∕mol、283.0kJ∕mol和1365.5kJ∕mol．寫出由一定量H₂（g）和CO（g）反應(yīng)生成1mol CH₃CH₂OH（l）和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式的

 

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（2）一定條件下，NO₂與SO₂反應(yīng)生成SO₃和NO兩種氣體．將體積比為1：2的NO₂、SO₂氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．體系壓強(qiáng)保持不變             b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變      d．每消耗1mol SO₂的同時生成1mol NO
（3）右圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量偵測與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場酒精檢測．則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為

 

．
（4）將0.2mol CO₂氣體通人150mL、2mol∕L的NaOH溶液中，完全反應(yīng)后所得溶液中各離子濃度由大到小的順序是

 

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（5）工業(yè)上常用Na₂CO₃溶液吸收法處理氮的氧化物（以NO和NO₂的混合物為例）．
已知：NO不能與Na₂CO₃溶液反應(yīng)．
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
若用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO和NO₂的混合物，每產(chǎn)生22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂（全部逸出）時，吸收液質(zhì)量就增加44g，則混合氣體中NO和NO₂的體積比為

 

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Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,鈉的重要化合物

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，反應(yīng)熱也處于相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減，構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；
（3）該裝置中含有質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液為酸性，酸性條件下，乙醇燃料電池中，負(fù)極上乙醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)：當(dāng)n（CO₂）：n（NaOH）≥1：1時反應(yīng)生成碳酸氫鈉，當(dāng)n（CO₂）：n（NaOH）≤1：2時生成碳酸鈉，當(dāng)

1

2

＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1時生成碳酸鈉和碳酸氫鈉，據(jù)此分析解答；
（5）根據(jù)二氧化碳?xì)怏w體積和溶液質(zhì)量增加的量列方程組解出一氧化氮和二氧化氮的體積，從而得出其體積之比；

解答： 解：（1）H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/molⅠ
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1Ⅱ
C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=3H₂O（l）+2CO₂ （g）△H=-1365.5kJ/molⅢ
將方程式Ⅰ×4+Ⅱ×2-Ⅲ得
2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（l）+H₂O（l）△H=（-283.0kJ?mol^-1）×2+（-285.8kJ/mol）×4-（-1365.5kJ/mol ）=-343.7 kJ?mol^-1，
故答案為：2CO（g）+4H₂ （g）=CH₃CH₂OH（l）+H₂O（l）△H=-343.7 kJ?mol^-1；
（2）a．體系的壓強(qiáng)始終不變，故不能說明達(dá)平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，故b正確；
c．SO₃和NO的體積比，始終保持不變，故c錯誤；
d．每消耗1 mol SO₂的同時生成1 molNO，只要反應(yīng)發(fā)生一直符合這一關(guān)系，故d錯誤；
故答案為：b；　
（3）該裝置中含有質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液為酸性，酸性條件下，乙醇燃料電池中，負(fù)極上乙醇失電子和水反應(yīng)生成乙酸和氫離子而發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃CH₂OH+H₂O-4e^-=CH₃COOH+4H⁺，
故答案為：CH₃CH₂OH+H₂O-4e^-=CH₃COOH+4H⁺；
（4）n （CO₂）=0.2mol，150mL、2mol?L^-1的NaOH溶液中n（NaOH）=C×V=0.3mol，則有：2＞

n(NaOH)

n(CO2)

=

3

2

＞1，則反應(yīng)的可能方程式有：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，CO₂+NaOH=NaHCO₃，所以：所得產(chǎn)物為Na₂CO₃和NaHCO₃，設(shè)所得產(chǎn)物中含Na₂CO₃為xmol，NaHCO₃為ymol，
則得方程組：

x+y=0.2 2x+y=0.3

解得：x=0.1，y=0.1，在含等物質(zhì)的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中，c（Na⁺）最大，碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解，則c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），水解使溶液顯堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），顯性離子大于隱性離子，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
即離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：C（Na+）＞C（HCO₃^-）＞C（CO₃^2-）＞C（OH^-）＞C（H⁺）；
（5）設(shè)NO的物質(zhì)的量是x，NO₂的物質(zhì)的量是y，根據(jù)一氧化氮和二氧化氮分別得到的二氧化碳的物質(zhì)的量及溶液質(zhì)量增加的量列方程組為：

x+ y-x 2 = 22.4 22.4 32x+24(y-x)=44

，解得

x= 1 4 y= 7 4

即一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比=

1

4

，相同條件下，物質(zhì)的量之比等于其體積之比，所以一氧化氮和二氧化氮的體積之比是1：7，
故答案為：1：7；

點(diǎn)評：本題考查了利用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)電源燃料電池、離子濃度大小比較等知識，利用極限法進(jìn)行分析二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)是解答本題的難點(diǎn)，注意碳酸根離子水解程度大，題目難度較大．