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)。 以下說法不正確的是__________。（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，改變壓強對脫氮率會有影響

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），陽極的反應式是_________。

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，依據熱化學方程式和蓋斯定律計算(①×3-②×2+③×4)×得到熱化學方程式：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時將容器容積縮小一倍，CO2的濃度瞬間增大到原來的2倍，同時壓強增大，平衡正向移動，然后CO2的濃度逐漸減小，t3時達到平衡，平衡時濃度比原來大，則t2～t3CO2的濃度隨時間的變化如圖：，故答案為： ；

(3)A．催化劑不會影響轉化率，只影響反應速率，所以第②種催化劑對轉化率沒有影響，故A錯誤；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．該反應為體積增大的反應，增大壓強，平衡向著逆向移動，所以壓強對脫氮率有影響，故C正確；D．從題干信息無法判斷煙氣通過催化劑的流速對脫氮效果的影響，催化劑對轉化率沒有影響，故D錯誤；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污染的N2和O2除去，兩電極間是固體氧化物電解質，在一定條件下可自由傳導O2-，陰極發生還原反應，陰極上是NOx獲得電子生成N2與O2-，電極反應式為：2NOx+4xe-=N2+2xO2-，陽極上氧離子失去電子生成氧氣，電極反應式為2O2ˉ-4e-= O2，故答案為：2O2ˉ-4e-= O2。