（4）根据盖斯定律，由反应②－反应①，可得反应③，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1。
由ΔH2<0，ΔH1>0知ΔH3<0，反应③为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。
（5）根据由粗硅制备多晶硅的过程可知，循环使用的物质还有HCl和H2。
[答案] Ⅰ.Si（s）＋3HCl（g）
SiHCl3（g）＋H2（g） ΔH＝－225kJ·mol－1
Ⅱ.
（1）阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－或2H＋＋2e－===H2↑
（2）1000℃ ΔH2<ΔH1导致反应②的ΔG小
（3）ac （4）ΔH2－ΔH1 减小 （5）HCl、H2
3、甲醇是重要的化工原料，发展前景广阔。
（1）利用甲醇可制成微生物燃料电池（利用微生物将化学能直接转化成电能的装置）。
某微生物燃料电池装置如右图所示：
A极是________极（填“正”或“负”），
其电极反应式是________。
（2）研究表明CO2加氢可以合成甲醇。
CO2和H2可发生如下两个反应：
I．CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1
II．CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）ΔH2
①反应I的化学平衡常数表达式K＝________。
②有利于提高反应I中CO2的平衡转化率的措施有________（填序号）。
a．使用催化剂b．加压c．增大CO2和H2的初始投料比
③研究温度对于甲醇产率的影响。
在210℃~290℃，保持原料气中CO2和H2的投料比不变，按一定流速通过催化剂甲，主要发生反应I，得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如右图所示。
ΔH1________0（填“＞”、“＝”或“＜”），其依据是________。
④某实验控制压强一定，CO2和H2初始投料比一定，按一定流速通过催化剂乙，经过相同时间测得如下实验数据（反应未达到平衡状态）：
T（K）
CO2实际转化率（%）
甲醇选择性（%）【注】
543
12.3
42.3
553
15.3
39.1
【注】甲醇选择性：
转化的CO2中生成甲醇的百分比
表中实验数据表明，升高温度，CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其原因是________。
参考答案：
（1）负（1分）CH3OH—6e−+H2O==CO2+6H+（2分）
（2）①
（1分）
②b（1分）
③＜（1分）温度升高，甲醇的平衡产率降低（2分）
④温度升高，I、II的反应速率均加快，但对II的反应速率的影响更大。
（2分）
4、二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一，它主要来自化石燃料的燃烧，研究CO催化还原SO2的适宜条件，在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。
Ⅰ.从热力学角度研究反应
（1）C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1＝－393.5kJ·mol－1
CO2（g）＋C（s）===2CO（g） ΔH2＝172.5kJ·mol－1
S（s）＋O2（g）===SO2（g） ΔH3＝－296.0kJ·mol－1
写出CO还原SO2的热化学方程式：
____________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）关于CO还原SO2的反应，下列说法正确的是________。
A．在恒温恒容条件下，若反应体系压强不变，则反应已达到平衡状态
B．平衡状态时，2v正（CO）＝v逆（SO2）
C．其他条件不变，增大SO2的浓度，CO的平衡转化率增大
D．在恒温恒压的容器中，向达到平衡状态的体系中充入N2，SO2的平衡转化率不变
Ⅱ.NOx的排放主要来自汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下：
反应a：
C（s）＋2NO（g）N2（g）＋CO2（g） ΔH＝－34.0kJ·mol－1
反应b：
2C（s）＋2NO2（g）N2（g）＋2CO2（g） ΔH＝－64.2kJ·mol－1
（3）对于反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：
时间/min
浓度/（mol·L－1）
0
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.58
0.40
0.40
0.48
0.48
N2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）＝__________，当升高反应温度，该反应的平衡常数K________（填“增大”“减小”或“不变”）。
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是______（填字母）。
A．加入一定量的活性炭
B．通入一定量的NO
C．适当缩小容器的体积
D．加入合适的催化剂
（4）①某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2℃，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。
请从动力学角度分析，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
在1100kPa时，NO2的体积分数为________。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作Kp）；在T2℃、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数Kp＝__________（用计算表达式表示）。
已知：
气体分压（p分）＝气体总压（p总）×体积分数。
解析：
Ⅰ.
（1）CO与SO2反应的化学方程式为2CO＋SO2===2CO2＋S。
①C（s）＋O2（g）===CO2（g），②CO2（g）＋C（s）===2CO（g），③S（s）＋O2（g）===SO2（g），根据盖斯定律有①－②－③得出2CO（g）＋SO2（g）===2CO2（g）＋S（s） ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝－270.0kJ·mol－1。
（2）A.根据反应方程式，硫为固体，其余为气体，反应前后气体分子数不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故A正确；B.利用不同物质的速率表示反应达到平衡时，要求反应的方向一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，即v正（CO）＝2v逆（SO2）才能表示反应已达到平衡状态，故B错误；C.其他条件不变，增大SO2的浓度，增加反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故C正确；D.恒温恒压下，通入非反应气体，容器的体积增大，各物质的浓度降低，相当于减压，平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，故D错误。
Ⅱ.（3）①根据反应速率的定义，v（NO）＝（1.00－0.58）mol·L－1÷10min＝0.042mol·L－1·min－1；反应a和b都是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，即升高温度，平衡常数K减小；
②A.活性炭为固体，加入活性炭，不影响化学平衡，故A不符合题意；B.通入一定量的NO，NO浓度增大，平衡向正反应方向移动，N2浓度增大，故B符合题意；C.适当缩小容器的体积，所有气体的浓度均增大，故C符合题意；D.加入合适的催化剂，不影响化学平衡，故D不符合题意。
（4）①根据示意图可知，1050kPa前反应未达到平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2的转化率增大；假设通入1molNO2，
2C（s）＋2NO2（g）N2（g）＋2CO2（g）
起始/mol100
变化/mol0.40.20.4
平衡/mol0.60.20.4
1100kPa时，NO2的体积分数为
×100%＝50%；
②NO2的体积分数为
，N2的体积分数为
＝
，CO2的体积分数为
＝
，Kp＝
＝
＝
×1.1×106。
答案：
Ⅰ.
（1）2CO（g）＋SO2（g）===2CO2（g）＋S（s） ΔH＝－270.0kJ·mol－1
（2）AC
Ⅱ.（3）①0.042mol·L－1·min－1 减小 ②BC
（4）①1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2的转化率增大 50%
②
×1.1×106
5、（2020届新题预测）
采用H2或CO催化还原NO能达到消除污染的目的，在氮氧化物尾气处理领域有着广泛应用。
回答下列问题：
（1）用CO处理NO时产生两种无毒、无害的气体，该反应的氧化产物为________。
（2）已知：
氢气的燃烧热为285.8kJ/mol
2NO（g）===N2（g）＋O2（g） ΔH1＝－180.5kJ/mol
H2O（g）===H2O（l） ΔH2＝－44kJ/mol
写出用H2处理NO生成水蒸气和1molN2的热化学方程式：
______________________________________。
（3）针对上述用H2处理NO生成水蒸气和1molN2的反应，回答下列问题：
①研究表明，上述反应中，反应速率v＝k·c2（NO）·c2（H2），其中k为速率常数，只与温度有关。
t1时刻，v＝v1，若此刻保持温度不变，将c（NO）增大到原来的2倍时，c（H2）减小为原来的
（此时v＝v2）。
则有v1______v2（填“>”“<”或“＝”）。
②在温度T时，向容积固定的密闭容器中充入3molNO和2molH2发生上述反应，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p＝0.9p0，则NO的平衡转化率α（NO）＝______（结果保留三位有效数字），该反应的平衡常数Kp＝______（用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数）。
（4）实验室常用NaOH溶液吸收法处理NOx，反应的化学方程式如下：
（已知NO不能与NaOH溶液反应）
NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
①若NOx（此处为NO和NO2的混合气体）能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为________。
②1molNO2和溶质物质的量为1mol的NaOH溶液恰好完全反应后，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________________________________。
（5）一氧化氮空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图所示，写出放电过程中负极的电极反应式：
________________________，若过程中产生2molHNO3，则消耗标准状况下O2的体积为________L。
解析：
（1）用CO处理NO时产生两种无毒、无害的气体，分别为N2和CO2，氧化产物为CO2。
（2）由氢气的燃烧热为285.8kJ/mol可得：
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH3＝－571.6kJ/mol，根据盖斯定律，用H2处理NO生成1mol氮气和水蒸气的热化学方程式为2H2（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2H2O（g） ΔH＝ΔH3＋ΔH1－2ΔH2＝－664.1kJ/mol。
（3）①k只与温度有关，故当c（NO）增大到原来的2倍，c（H2）减少为原来的
时，v1与v2相等；②设反应达到平衡时，生成xmolN2。
根据题意可列出三段式：
2H2（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2H2O（g）
起始/mol 2 3 0 0
转化/mol2x2xx2x
平衡/mol2－2x3－2xx2x
反应达到平衡，此时压强p＝0.9p0，则有
＝
＝
＝0.9，解得x＝0.5，故NO的转化率α（NO）＝
×100%≈33.3%，由分压公式可知，p（H2）＝
p，p（NO）＝
p，p（N2）＝
p，p（H2O）＝
p，则Kp＝
＝
＝
。
（4）①NO不能被NaOH溶液单独吸收，NO2可以被NaOH溶液单独吸收，因此NO和NO2的混合气体被NaOH溶液完全吸收的条件应满足：
n（NO）∶n（NO2）≤1，当n（NO）∶n（NO2）＝1时，x取最小值1.5，因为混有NO，所以x的最大值<2，故x的取值范围为1.5≤x<2；②等物质的量的NO2和NaOH溶液完全反应后，其溶质为等物质的量的NaNO2和NaNO3，由于NO
发生水解，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（Na＋）>c（NO
）>c（NO
）>c（OH－）>c（H＋）。
（5）由原电池的工作原理图示可知，左端的铂电极为原电池的负极，其电极反应为NO－3e－＋2H2O===NO
＋4H＋，当过程中产生2molHNO3时转移6e－电子，而1molO2参加反应转移4mole－，故需要1.5molO2参加反应，标准状况下的体积为1.5mol×22.4L/mol＝33.6L。
答案：
（1）CO2
（2）2H2（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－664.1kJ/mol （3）①＝ ②33.3%
（4）①1.5≤x<2 ②c（Na＋）>c（NO
）>c（NO
）>c（OH－）>c（H＋） （5）NO－3e－＋2H2O===NO
＋4H＋ 33.6
6、（2019·福州四校高三联考）
燃煤的过程中排放大量CO2、SO2、NOx以及固体颗粒物，对环境污染严重。
请回答下列问题：
（1）将煤作为燃料常通过下列两种途径：
途径Ⅰ：
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1<0①
途径Ⅱ：
先制水煤气，后燃烧水煤气
C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g） ΔH2>0②
2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH3<0③
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH4<0④
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是_________________________________。
（2）已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值（lgK）如表：
气化反应
lgK
700K
900K
1200K
C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g） i
－2.64
－0.39
1.58
C（s）＋2H2O（g）CO2（g）＋2H2（g） ii
－1.67
－0.03
1.44
升高温度时，反应i中H2的产率________（填“增大”“减小”或“不变”）。
在900K时，反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）的平衡常数的对数值（lgK）为__________。
（3）为了减少燃煤污染，可将煤燃烧产生的SO2制成自发电池，其电池总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，该电池的负极反应式为_____________________________________。
用这种方法处理含SO2废气的优点是________________________________________。
（4）新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中的SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。
亚硫酸铵又可用于燃煤烟道气脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。
写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式：
___________________________________。
（5）用K2CO3溶液可吸收燃煤反应中生成的CO2，常温下pH＝10的K2CO3溶液中由水电离的OH－的物质的量浓度为______________。
常温下，0.1mol·L－1KHCO3溶液的pH>8，则溶液中c（H2CO3）________（填“>”“＝”或“<”）c（CO
）。
解析：
（1）根据盖斯定律，由（②×2＋③＋④）/2可得①，则2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4。
（2）依题表中数据可知，温度升高时，反应i的lgK增大，平衡正向移动，反应i中H2的产率增大。
根据盖斯定律，由反应ii－反应i得CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），900K时，此反应的平衡常数K＝
＝100.36，则lgK＝0.36。
（3）2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，在此反应中，SO2被氧化生成H2SO4，通入SO2的一极是负极，负极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO
＋4H＋。
（4）NO2与（NH4）2SO3反应时，NO2是氧化剂，还原产物是N2；（NH4）2SO3是还原剂，氧化产物是（NH4）2SO4。
（5）常温下pH＝10的K2CO3溶液中，c（H＋）＝1×10－10mol·L－1，c（OH－）＝1×10－4mol·L－1，K2CO3溶液中的OH－就是由水电离产生的。
KHCO3溶液显碱性，说明HCO
的水解能力大于其电离能力，故c（H2CO3）>c（CO
）。
答案：
（1）2ΔH1＝2ΔH2＋ΔH3＋ΔH4
（2）增大 0.36
（3）SO2＋2H2O－2e－===SO
＋4H＋ 减少环境污染，获得副产品H2SO4，获得电能
（4）4（NH4）2SO3＋2NO2===4（NH4）2SO4＋N2
（5）1×10－4mol·L－1 >
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