Question

【題目】研究NOx、CO2的吸收利用對促進低碳社會的構建和環境保護具有重要意義。

（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，在適當的催化劑作用下，發生反應：CO2(g)+3H2(g) CH3OH (l) + H2O (l) H2

① 已知反應的H2<0，則此反應自發進行的條件是____（填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）。

②在T℃下，CO2氣體的濃度隨時間t變化如下圖所示，則此溫度下反應的平衡常數 Kc=_____（用分數表示）。在t2時將容器容積縮小為原體積的一半，t3時再次達到平衡，請畫出t2之后 CO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。_____________

（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兩種不同催化劑，測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化率），反應原理為：NO(g) + NO2(g) + 2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。以下說法正確的是____。（填編號）

A．使用第②種催化劑更有利于提高NOx的平衡轉化率

B．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮

C．相同條件下，改變壓強對脫氮率沒有影響

D．煙氣通過催化劑的流速越快，脫氮效果會越好

（4）用電解法處理NOX是消除氮氧化物污染的新方法，其原理是將NOX在電解池中分解成無污染的N2和O2，電解質是固體氧化物陶瓷（內含O2ˉ離子，可定向移動），陰極的反應式是____。

Answer 1

【答案】 3△H1－2△H2＋6△H3 低溫 1/27 B 2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－

【解析】（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

將方程式 3×①－2×②＋6×③得25℃、101kPa下，2 mol CH3OH (l)完全燃燒的H= 3△H1－2△H2＋6△H3。

（2）①反應②的H2<0， 反應② CO2(g)+3H2(g)CH3OH (l) + H2O (l) S<0，要△H―T△S<0，只有在低溫時，此反應自發進行。

②向1 L密閉容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，發生反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH (l) + H2O (l) ，在T℃下，CO2氣體的濃度隨時間t變化如圖，為平衡時CO2的濃度為1mol/L，H2的濃度為3mol/L，則此溫度下反應的平衡常數k=1/[c(CO2)c3(H2)]=1/27。在t2時將容器容積縮小為原體積的一半，t3時再次達到平衡，k=1/[c(CO2)c3(H2)]=1/[c(CO2)c3(3CO2)]=1/27,得c(CO2)=1mol/L。畫出t2之后 CO2氣體的濃度隨時間變化的曲線，如圖：。

（3）A．使用第②種催化劑的溫度與①不同，不能說明更有利于提高NOx的平衡轉化率，故A錯誤；B．由圖兩種催化劑脫氮率最高時溫度分別是250℃和450℃左右，催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮，故B正確；C．脫氮反應是氣體體積縮小的反應，相同條件下，改變壓強對脫氮率有影響，加壓平衡逆向移動，故C錯誤；D．煙氣通過催化劑的流速越快，與催化劑接觸時間短，脫氮效果會越差，故D錯誤；故選B。

（4）陰極得電子，陰極的反應式是2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－