Question

氢是一种重要的非金属元素．氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用．
（1）某硝酸厂处理尾气中NO的方法是：催化剂存在时用H₂将NO还原为N₂．已知：

则H₂还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是：

 

．
（2）在一定条件下，用H₂将二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂ 0.2mol?L^-1，H₂0.8mol?L^-1，CH₄0.8mol?L^-1，H₂O1.6mol?L^-1．则CO₂的平衡转化率为

 

．上述反应的平衡常数表达式K=

 

．200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H

 

0（填“＞’’或“＜”）．
（3）某研究小组以H₂与CaCl₂制备某种钙的化合物．已知反应只生成甲、乙两种化合物．对产物分析发现：化合物甲的组成中钙、氯元素的质量分数分别为52.29%、46.41%，化合物乙的水溶液显酸性．请回答下列问题：
①乙的化学式为

 

．
②甲与水反应可得H₂，其化学方程式是：

 

．
（4）H₂的获得途径很多，由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法，既可以清除废水中的有机杂质，同时可以获得氢气．如图为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池，写出电解过程中，阳极发生的电极反应式：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,化学电源新型电池

专题：

分析：（1）根据能量变化图，则反应断键共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以该反应共放出2797-2132=665kJ的热量，据此书写；
（2）依据化学平衡三段式列式计算，转化率=

消耗量

起始量

×100%计算；根据平衡常数为生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积书写；比较300℃与200℃时的平衡常数K的值判断反应的△H；
（3）①化合物乙的水溶液显酸性，根据元素守恒知乙为氯化氢；
②化合物甲的组成中钙、氯元素的质量分数分别为52.29%、46.41%，还有一种元素，根据反应中元素守恒知，另一种元素为氢元素，则其钙原子、氯原子和氢原子个数之比=

52.29%

40

：

46.41%

35.5

：

1-52.29%-46.41%

1

=1：1：1，所以甲的化学式为CaHCl，甲和水反应生成氢气，同时生成氯化钙、氢氧化钙，反应方程式为：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
（4）阳极上是CH₃OH发生失电子生成二氧化碳和氢离子的氧化反应，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；

解答： 解：（1）根据能量变化图，则反应断键共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以该反应共放出2797-2132=665kJ的热量，热化学方程式为：2NO（g）+2H₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-665kJ?moL^-1；故答案为：2NO（g）+2H₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-665kJ?moL^-1；
（2）平衡状态c（H₂）=c（CH₄）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.2mol/L；
               CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L） 1.0      4.0       0        0
变化量（mol/L） 0.8      3.2       0.8      1.6
平衡量（mol/L） 0.2      0.8       0.8      1.6
CO₂的平衡转化率=

0.8mol/L

1.0mol/L

×100%=80%
反应的平衡常数表达式K=

C(H 2O) 2C(CH 4)

C(CO 2)C(H 2) 4

=

1.6 2×0.8

0.2×0.8 4

=25，因为200℃时该反应的平衡常数K=64.8，所以升温K变小，平衡向逆反应方向移动，所以△H＜0；
故答案为：80%；

C(H 2O) 2C(CH 4)

C(CO 2)C(H 2) 4

；＜；
（3）①化合物乙的水溶液显酸性，根据元素守恒知乙为氯化氢；故答案为：HCl；
②化合物甲的组成中钙、氯元素的质量分数分别为52.29%、46.41%，还有一种元素，根据反应中元素守恒知，另一种元素为氢元素，则其钙原子、氯原子和氢原子个数之比=

52.29%

40

：

46.41%

35.5

：

1-52.29%-46.41%

1

=1：1：1，所以甲的化学式为CaHCl，甲和水反应生成氢气，同时生成氯化钙、氢氧化钙，反应方程式为：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
故答案为：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
（4）阳极上是CH₃OH发生失电子生成二氧化碳和氢离子的氧化反应，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；故答案为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺．

点评：本题考查了热化学方程式定量计算，化学方程式三段式计算应用，原电池原理的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．