Question

【题目】（1）工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NOx）、CO2、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。

Ⅰ．脱硝：已知：H2的燃烧热为285.8kJ·mol-1

N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g） △H＝+133kJ·mol-1

H2O（g）＝H2O（l) △H＝-44kJ·mol-1

催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为______________

Ⅱ．脱碳：向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2，在适当的催化剂作用下，发生反应：

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

（1）①该反应自发进行的条件是 （填“低温”、“高温”或“任意温度”）

②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 。

a、混合气体的平均式量保持不变

b、CO2和H2的体积分数保持不变

c、CO2和H2的转化率相等

d、混合气体的密度保持不变

e、1molCO2生成的同时有3molH-H键断裂

（2）产物甲醇可以用作燃料电池，该电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。负极发生的电极反应式是___________________

2）资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。

（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式如下：6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H=-76.0 kJ·mol一1上述反应中每生成1 mol Fe3O4，转移电子的物质的量为_________mol。

（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)，向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为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。则CO2的平衡转化率为____________。300 ℃时上述反应的平衡常数K=____________________。200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△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低温②de（2）CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+

（1）2；（2）80%；25；＜

【解析】

试题分析：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

根据盖斯定律，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该反应自发进行的条件是低温；

②a、该反应中二氧化碳和氢气的体积比是定值1:3，，混合气体的平均式量是定值，混合气体的平均式量保持不变不一定平衡；b、该反应中二氧化碳和氢气的体积比是定值1:3，CO2和H2的体积分数保持不变不一定平衡；c、投料比等于系数比，CO2和H2的转化率一定相等，不一定平衡； d、混合气体质量是变量，所以密度是变量，密度保持不变一定平衡；e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂，v(正):v(逆)=系数比，一定平衡。（2）产物甲醇可以用作燃料电池，该电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。通入甲醇的一极是负极，负极发生的电极反应式是CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；

（1）根据方程式6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H=-76.0 kJ·mol一1每生成1 mol Fe3O4，转移电子的物质的量为2mol。

（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：根据题意

则CO2的平衡转化率为80%。300 ℃时上述反应的平衡常数K==25。200℃时该反应的平衡常数K=64.8，温度越高平衡常数越小，则该反应的△H<O。