Question

4．燃料的使用和防污染是社會發(fā)展中一個無法回避的矛盾話題．
（1）我國北方冬季燒煤供暖所產(chǎn)生的廢氣是霧霾的主要來源之一．經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)將煤炭在O₂/CO₂的氣氛下燃燒，能夠降低燃煤時NO的排放，主要反應為：
2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H
若①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②2CO（g）═2C（s）+O₂（g）△H₂=+221kJ•mol^-1
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-393.5kJ•mol^-1
則△H=-746.5kJ•mol^-1．
（2）為了提高燃料的利用率，可以將甲醇設計為燃料電池，寫出熔融K₂CO₃做電解質(zhì)時，甲醇燃料電池的負極反應式：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=2H₂O+4CO₂↑；該電池負極與水庫的鐵閘相連時，可以保護鐵閘不被腐蝕，這種方法叫做外加電流的陰極保護法．
（3）含有甲醇的廢水隨意排放會造成水污染，可用ClO₂將其氧化為CO₂，然后再加堿中和即可．寫出處理甲醇酸性廢水過程中，ClO₂與甲醇反應的離子方程式：6ClO₂+5CH₃OH=6Cl^-+5CO₂+6H⁺+7H₂O．
（4）機動車的尾氣也是霧霾形成的原因之一．

①近幾年有人提出在催化劑條件下，利用汽油中揮發(fā)出來的C₃H₆催化還原尾氣中的NO氣體生成三種無污染的物質(zhì)．請寫出該過程的化學方程式：2C₃H₆+18NO=6CO₂+9N₂+6H₂O；
②電化學氣敏傳感器法是測定汽車尾氣常用的方法之一．其中CO傳感器的工作原理如上圖所示，則對電極的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）②+③×2-①得到2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），據(jù)此計算反應的焓變；
（2）負極發(fā)生氧化反應，甲醇燃料電池的負極反應式：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=2H₂O+4CO₂↑；該電池負極與水庫的鐵閘相連時，可以保護鐵閘不被腐蝕，這種方法叫做外加電流的陰極保護法；
（3）根據(jù)信息：二氧化氯和甲醇反應，生成Cl^-、CO₂和水₂，配平方程式即可；
（4）①C₃H₆催化還原尾氣中的NO氣體，發(fā)生氧化還原反應生成無毒氣體二氧化碳和氮氣；
②電化學氣敏傳感器法是測定汽車尾氣常用的方法之一．其中CO傳感器的工作原理如上圖所示，對電極氧氣發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

解答 解：（1）②+③×2-①得到2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），反應的焓變=+221kJ•mol^-1+2（-393.5kJ•mol^-1）-（180.5kJ•mol^-1）=-746.5kJ•mol^-1，
故答案為：-746.5；
（2）負極發(fā)生氧化反應，甲醇燃料電池的負極反應式：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=2H₂O+4CO₂↑；該電池負極與水庫的鐵閘相連時，可以保護鐵閘不被腐蝕，這種方法叫做外加電流的陰極保護法，故答案為：CH₃OH-6e^-+3CO₃^2-=2H₂O+4CO₂↑；外加電流的陰極保護法；
（3）根據(jù)信息：二氧化氯和甲醇反應，生成Cl^-、CO₂和水₂，所以反應方程式為：6ClO₂+5CH₃OH=6Cl^-+5CO₂+6H⁺+7H₂O，故答案為：6ClO₂+5CH₃OH=6Cl^-+5CO₂+6H⁺+7H₂O；
（4）①C₃H₆催化還原尾氣中的NO氣體，發(fā)生氧化還原反應生成無毒氣體二氧化碳和氮氣，所以反應方程式為：2C₃H₆+18NO=6CO₂+9N₂+6H₂O，故答案為：2C₃H₆+18NO=6CO₂+9N₂+6H₂O；
②電化學氣敏傳感器法是測定汽車尾氣常用的方法之一．其中CO傳感器的工作原理如上圖所示，對電極氧氣發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

點評 本題考查蓋斯定律的應用、氧化還原反應反應的分析以及電解原理的分析應用等，比較綜合，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的綜合應用能力．