Question

【題目】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．
（1）Ⅰ．脫硝：已知：H2的燃燒熱為285.8kJmol﹣1
N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJmol﹣1
H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJmol﹣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
（2）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）
（I）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、1mol CO2生成的同時有3mol H﹣H鍵斷裂
（II）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

Answer 1

【答案】
（1）4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100.2kJ?mol﹣1
（2）低溫；de；2CH3OH+2H2O﹣12e﹣═12H++2CO2
【解析】解：（1）Ⅰ． 已知：H2的熱值為142.9KJg﹣1 ， 燃燒熱為285.8KJ/mol，
①H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8KJ/mol
②N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJmol﹣1
③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJmol﹣1
①×4﹣②﹣③×4得到催化劑存在下，H2還原NO2生成水蒸氣和其它無毒物質的熱化學方程式為4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100.2kJmol﹣1；
所以答案是：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100.2kJmol﹣1；
2）Ⅱ．（I）①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（l）+H2O（l），熵變△S＜0，則反應焓變△H＜0，低溫下滿足△H﹣T△S＜0
所以答案是：低溫；②CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（l）+H2O（l），
a、混合氣體的平均式量始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態，故a錯誤；
b、向2L密閉容器中加入2mol CO2、6mol H2 ， 按照1：3反應，所以過程中CO2和H2的體積分數始終保持不變，故b錯誤；
c、向2L密閉容器中加入2mol CO2、6mol H2 ， 按照1：3反應，CO2和H2的轉化率始終相等，不能確定反應是否達到平衡狀態，故c錯誤；
d、反應物是氣體，生成物是液體，混合氣體的密度保持不變，說明反應達到平衡狀態，故d正確；
e、1mol CO2生成的同時有3mol H﹣H鍵斷裂，說明正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態，故e正確；
所以答案是：d e；（II）甲醇燃料電池工作時，原電池中負極上燃料甲醇失電子發生氧化反應：2CH3OH+2H2O﹣12e﹣═12H++2CO2 ， 所以答案是：2CH3OH+2H2O﹣12e﹣═12H++2CO2 ．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解化學平衡狀態的判斷的相關知識，掌握狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．