Question

（2011?天津模拟）燃煤废气中的氮氧化物（NO_X）、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等．
（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ．mol^-l
CH₄（g）十4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ．mol^-l
则CH₄（g）将NO₂（g）还原为N₂（g）等的热化学方程式为

CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ/mol

．
（2）将燃煤废气中的C02转化为甲醚的反应原理为：2CO₂（g）+6H₂（g）

催化剂

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比	500K	600K	700K	800K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

①若温度升高，则反应的平衡常数K将

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”．下同）；若温度不变，提高投料比，则K将

不变

．该反应的△H

＜

0（填“＞、＜或=”）：
②若用甲醚作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式

CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O

．
③利用甲醚燃料电池设计如图所示的装置：则该装置中Zn极为

阴

极；B中Cu²⁺向

Zn

极（填Zn或Cu）移动．当Zn片的质量变化为6.4g时，a极上消耗的O₂在标准状况下的体积为

1.12

L．

Answer 1

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①依据平衡常数随温度变化分析判断，平衡常数只随温度变化；
②甲醚作为燃料电池的原料．甲醚在负极失电子发生氧化反应，依据电极书写方法写出电极反应；
③甲醚燃料电池为原电池做电源电解硫酸铜溶液，锌接原电池负极做阴极，依据电解原理，阳离子移向阴极，结合电极反应电子守恒计算；

解答：解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ．mol^-l
②CH₄（g）十4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ．mol^-l
依据盖斯定律①+②得到：2 CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734KJ/mol；
即热化学方程式为：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ/mol；
故答案为：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ/mol；
（2）①依据图表数据分析，平衡常数随温度升高减小，平衡逆向进行，正反应为放热反应，改变投料比不影响平衡常数；故答案为：减小，不变，＜；
②若用甲醚作为燃料电池的原料，甲醚在负极失电子反应氧化反应，在碱性介质中电池负极的电极反应式：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
③甲醚燃料电池设计如图所示的装置，甲醚燃料电池为原电池做电源电解硫酸铜溶液，锌接原电池负极做阴极，电解池中阳离子移向阴极即锌电极，当Zn片的质量变化为6.4g时，析出的是铜物质的量为0.1mol；a极上消耗的O₂在标准状况下的体积，阴极电子守恒计算，阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，转移电子0.2mol，原电池中正极电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，0.05mol氧气反应，标准状况体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
故答案为：阴、Zn、1.12；

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学平衡常数的影响因素判断，原电池、电解池的电极反应书写，原理应用和电子守恒计算，题目难度中等．