Question

【題目】研究NOx、CO2的吸收利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

（1）已知：① 2H2(g) + O2(g)＝2H2O(g) H1

② CO2(g)+3H2(g)CH3OH (l) + H2O (l) H2

③ H2O(g)H2O(l) H3

求 25℃、101kPa下，2 mol CH3OH (l)完全燃燒的H=_____（用含H1、H2、H3的式子表示）。

（2）向1 L密閉容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) CH3OH (l) + H2O (l) H2

①已知反應(yīng)的H2<0，則此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是_________（填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）。

②在t2時(shí)將容器容積縮小為原體積的一半，t3時(shí)再次達(dá)到平衡，請(qǐng)畫(huà)出t2之后 CO2氣體的濃度隨時(shí)間變化的曲線。______________

（3）用NH3催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染。如下圖，采用NH3作還原劑，煙氣以一

定的流速通過(guò)兩種不同催化劑，測(cè)量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（注：脫氮率即氮氧化物的轉(zhuǎn)化率），反應(yīng)原理為：NO(g) + NO2(g) + 2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。 以下說(shuō)法不正確的是__________。（填編號(hào)）

A．使用第②種催化劑更有利于提高NOx的平衡轉(zhuǎn)化率

B．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮

C．相同條件下，改變壓強(qiáng)對(duì)脫氮率會(huì)有影響

D．煙氣通過(guò)催化劑的流速越快，脫氮效果會(huì)越好

（4）用電解法處理NO2是消除氮氧化物污染的新方法，其原理是將NO2在電解池中分解成無(wú)污染的N2和O2，電解質(zhì)是固體氧化物陶瓷（內(nèi)含O2ˉ離子，可定向移動(dòng)），陽(yáng)極的反應(yīng)式是_________。

Answer 1

【答案】 H=3H1-2H2+4H3 低溫 AD 2O2ˉ-4e-= O2↑

【解析】(1)①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1，②CO2(g)+3H2(g)CH3OH (l)+H2O (l)△H2，③H2O(g)H2O(l)△H3，依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算(①×3-②×2+③×4)×得到熱化學(xué)方程式：CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H= (3△H1-2△H2+4△H3)，2mol CH3OH (l)完全燃燒的△H=3△H1-2△H2+4△H3；故答案為：3△H1-2△H2+4△H3；

(2)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)，熵變△S＜0，反應(yīng)焓變△H2＜0，低溫下滿足△H-T△S＜0，故答案為：低溫；

②保持其他條件不變，在t2時(shí)將容器容積縮小一倍，CO2的濃度瞬間增大到原來(lái)的2倍，同時(shí)壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，然后CO2的濃度逐漸減小，t3時(shí)達(dá)到平衡，平衡時(shí)濃度比原來(lái)大，則t2～t3CO2的濃度隨時(shí)間的變化如圖：，故答案為： ；

(3)A．催化劑不會(huì)影響轉(zhuǎn)化率，只影響反應(yīng)速率，所以第②種催化劑對(duì)轉(zhuǎn)化率沒(méi)有影響，故A錯(cuò)誤；B．由圖象可知，催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮，其催化活性最好，故B正確；C．該反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動(dòng)，所以壓強(qiáng)對(duì)脫氮率有影響，故C正確；D．從題干信息無(wú)法判斷煙氣通過(guò)催化劑的流速對(duì)脫氮效果的影響，催化劑對(duì)轉(zhuǎn)化率沒(méi)有影響，故D錯(cuò)誤；故選AD；

(4)電解法處理氮氧化合物原理是將NOx在電解池中分解成無(wú)污染的N2和O2除去，兩電極間是固體氧化物電解質(zhì)，在一定條件下可自由傳導(dǎo)O2-，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陰極上是NOx獲得電子生成N2與O2-，電極反應(yīng)式為：2NOx+4xe-=N2+2xO2-，陽(yáng)極上氧離子失去電子生成氧氣，電極反應(yīng)式為2O2ˉ-4e-= O2，故答案為：2O2ˉ-4e-= O2。