Question

【題目】（1）工業燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物（NOx）、CO2、SO2等氣體，嚴重污染空氣。對廢氣進行脫硝、脫碳和脫硫處理可實現綠色環保、廢物利用。

Ⅰ．脫硝：已知：H2的燃燒熱為285.8kJ·mol-1

N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g） △H＝+133kJ·mol-1

H2O（g）＝H2O（l) △H＝-44kJ·mol-1

催化劑存在下，H2還原NO2生成水蒸氣和其它無毒物質的熱化學方程式為______________

Ⅱ．脫碳：向2L密閉容器中加入2mol CO2、6mol H2，在適當的催化劑作用下，發生反應：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)

（1）①該反應自發進行的條件是 （填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）

②下列敘述能說明此反應達到平衡狀態的是 。

a、混合氣體的平均式量保持不變

b、CO2和H2的體積分數保持不變

c、CO2和H2的轉化率相等

d、混合氣體的密度保持不變

e、1molCO2生成的同時有3molH-H鍵斷裂

（2）產物甲醇可以用作燃料電池，該電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。負極發生的電極反應式是___________________

2）資源化利用二氧化碳不僅可減少溫室氣體的排放，還可重新獲得燃料或重要工業產品。

（1）有科學家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相關熱化學方程式如下：6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H=-76.0 kJ·mol一1上述反應中每生成1 mol Fe3O4，轉移電子的物質的量為_________mol。

（2）在一定條件下，二氧化碳轉化為甲烷的反應如下：

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)，向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO2和H2，在300℃時發生上述反應，達到平衡時各物質的濃度分別為CO2 0.2 mol·L一1，H2 0.8 mol·L一1，CH40.8 mol·L一1，H2O1.6 mol·L一1。則CO2的平衡轉化率為____________。300 ℃時上述反應的平衡常數K=____________________。200℃時該反應的平衡常數K=64.8，則該反應的△H_________(填“＞’’或“<”)O。

Answer 1

【答案】Ⅰ、4H2（g）+2NO2（g）＝N2（g）+4H2O（g）△H＝-1100.2kJ·mol-1

Ⅱ．（1）①低溫②de（2）CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+

（1）2；（2）80%；25；＜

【解析】

試題分析：Ⅰ、①N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g）△H＝+133kJ·mol-1；

②H2（g）+O2（g）＝H2O（l）△H＝-285.8kJ·mol-1；

③H2O（g）＝H2O（l)△H＝-44kJ·mol-1

根據蓋斯定律，4×②－①－4×③得，4H2（g）+2NO2（g）＝N2（g）+4H2O（g）

△H＝-1100.2kJ·mol-1；Ⅱ．（1）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)，

①該反應自發進行的條件是低溫；

②a、該反應中二氧化碳和氫氣的體積比是定值1:3，，混合氣體的平均式量是定值，混合氣體的平均式量保持不變不一定平衡；b、該反應中二氧化碳和氫氣的體積比是定值1:3，CO2和H2的體積分數保持不變不一定平衡；c、投料比等于系數比，CO2和H2的轉化率一定相等，不一定平衡； d、混合氣體質量是變量，所以密度是變量，密度保持不變一定平衡；e、1mol CO2生成的同時有3mol H-H鍵斷裂，v(正):v(逆)=系數比，一定平衡。（2）產物甲醇可以用作燃料電池，該電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。通入甲醇的一極是負極，負極發生的電極反應式是CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；

（1）根據方程式6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H=-76.0 kJ·mol一1每生成1 mol Fe3O4，轉移電子的物質的量為2mol。

（2）在一定條件下，二氧化碳轉化為甲烷的反應如下：根據題意

則CO2的平衡轉化率為80%。300 ℃時上述反應的平衡常數K==25。200℃時該反應的平衡常數K=64.8，溫度越高平衡常數越小，則該反應的△H<O。