Question

“一带一路”将为中国化工企业开辟新的国际市场，其中，能源、资源整合和环境治理是保驾护航的基础。

（1）下面是不同过程的热化学方程式，请写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO₂的热化学方程式_________________。

已知：Fe₂O₃(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO₂(g)    ΔH₁＝－25 kJ·mol^－1 ①

3Fe₂O₃(s)＋CO(g)===2Fe₃O₄(s)＋CO₂(g)   ΔH₂＝－47 kJ·mol^－1 ②

Fe₃O₄(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO₂(g)   ΔH₃＝＋19 kJ·mol^－1 ③

（2）贵金属的冶炼中往往会产生有毒气体，先进技术使用NaBH₄为诱导剂，可使Co^2＋与肼（N₂H₄）在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。

     ①写出该反应的离子方程式：___________________。

②在纳米钴的催化作用下，肼可以发生分解反应3N₂H₄ （g）N₂（g）＋4NH₃（g）

保持温度不变，向容积固定的容器中充入一定量的肼，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_________________

a.容器内压强不随时间改变

b.单位时间内生成amol N₂的同时，生成4molNH₃

c. N₂H₄ 和NH₃的物质的量之比保持不变的状态

d.混合气体的平均摩尔质量保持不变的状态

若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如下图所示，其中曲线b表示的是________（物质的化学式）的体积分数随温度的变化情况，为抑制肼的分解，可采取的合理措施有___________________（任写一种）。

（3）大气污染气的主要成分是SO₂和NO₂。利用下图所示装置（电极均为惰性电极）可以吸收SO₂，还可以用阴极排出的溶液吸收NO₂。

a极为 _________（填“阴”“阳”） b极的电极反应式为__________________。简述该装置能吸收SO₂的原理：_____________________。

Answer

FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ·mol－1 2Co2＋＋N2H4＋4OH－＝2Co↓＋N2↑＋4H2O a c d NH3 降低反应温度或增加压强等 阳极 2HSO3- +2e- = S2O42-+2OH- 或2HSO3- +2e-+ 2H+ = S2O42-+2H2O SO2在 a极发生氧化反应，电极反应式：SO2-2e-+2H2O =4H++ SO42-，H+通过阳离子交换膜进入b 极室。

【解析】（1）Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g），△H1=-25KJ/mol…①，3Fe2O3（s）+CO（g）═2Fe3O4（s）+CO2（g），△H2=-47KJ/mol…②，Fe3O4（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO2（g），△H3=19KJ/mol…③，根据盖斯定律将方程式变形（3×①-②-2×③）÷6得：Fe（s）+CO（g）═Fe（s）+CO2（g），△H=（3×△H1-△H2-2×△H3）÷6=-11KJ/mol；

（2）①依据题意，反应物为Co2+与肼（N2H4）、碱性条件下存在OH-，生成物为：钴单质，据此得出Co的化合价降低，故N的化合价升高，只能为0价，即氮气，据此得出还有水生成，氧化还原反应中存在得失电子守恒以及元素守恒，故此反应的离子反应方程式为：2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O；
②a.反应前后气体的化学计量数之和不等，混合气体的总物质的量随反应的进行不断变化，则容器内压强不随时间改变，说明是平衡状态，故a正确；b.单位时间内生成amol N2的同时，生成4molNH3，均为正反应速率，无法判断是平衡状态，故b错误；c. N2H4 和NH3的系数不等，当物质的量之比保持不变时，此反应为平衡状态，故c正确；d.混合气体的质量始终是定值，但混合气体的总物质的量不确定，当混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明是平衡状态，故d正确；答案为acd；

图中曲线a的体积分数减小说明是反应物，b和c曲线对应的体积分数增大，说明是生成物，其中b的体积分数大于c，则b为NH3的体积分数；由图1可知，温度越高，肼的体积分数含量越低，故要抑制肼的分解，应降低反应温度，另外增大压强平衡也能逆向移动；

（3）依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，即a为阳极，b为阴极区，HSO3-发生还原反应，电极反应式为2HSO3- +2e- = S2O42-+2OH- 或2HSO3- +2e-+ 2H+ = S2O42-+2H2O；该装置中SO2在a极发生氧化反应，电极反应式：SO2-2e-+2H2O =4H++ SO42-，H+通过阳离子交换膜进入b极室。

点睛：考查学生利用盖斯定律计算反应热，熟悉已知反应与目标反应的关系是解答本题的关键。应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。