燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、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:C
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燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、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=-574 kJ·mol-1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160 kJ·mol-1 则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为 。 (2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为: 2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g) 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[n(H2) / n(CO2)]
| 500 K
| 600 K
| 700 K
| 800 K
| 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 (填“增大”、“减小”或“不变”。下同);若温度不变,提高投料比[n(H2) / n(CO2)],则K将 。 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 。若通入甲醚(沸点为-24.9 ℃)的速率为1.12 L·min-1(标准状况),并以该电池作为电源电解2 mol·L-1 CuSO4溶液500 mL,则通电30 s后理论上在阴极可析出金属铜 g。 |
答案
(12分)(1)CH4(g) +2NO2(g)=N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) △H=-867 kJ·mol-1(3分) (2)①减小(2分) 不变(2分) ②CH3OCH3 -12e- +16OH-=2CO32- +11H2O(3分) ③9.6(2分) |
解析
试题分析:(1)因盖斯定律,不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。则两式相加,可得反应2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g),所以反应热△H=-574 kJ/mol--1160 kJ/mol=-1734 kJ/mol 。 (2)①根据表中数据可知,随着温度的升高,CO2的转化率是减小的,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以正方应是放热反应。升高温度平衡常数减小。温度不变,提高投料比[n(H2) / n(CO2)],CO2的转化率增大。但平衡常数只与温度有关系,因此平衡常数是不变的。 ②原电池中负极失去电子,所以甲醚在负极通入。由于电解质是碱性的,则负极的电极反应式是CH3OCH3 -12e- +16OH-=2CO32- +11H2O。通电30s后成反应的甲醚是1.12 L·min-1×0.5min=0.56L,物质的量是0.56L÷22.4L/mol=0.025mol,因此根据电极反应式可知转移电子的物质的量是0.025mol×12=0.3mol。阴极是铜离子得到电子,电极反应式是Cu2++2e-=Cu,所以生成的铜是0.3mol÷2=0.15mol,质量是0.15mol×64g/mol=9.6g。 点评:该题是中等难度的试题,也是高考中的常见题型。试题贴近高考,难易适中,基础性强,有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性,提高学生的应试能力和学习效率。也有利于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力。 |
举一反三
已知N≡N键的键能是a kJ﹒mol-1,H-H键的键能是b kJ﹒mol-1,N-H键的键能是c kJ﹒mol-1,则N2(g) + 3 H2(g) =" 2" NH3(g)的△H(单位:kJ﹒mol-1)为A.3c–a-b | B.a+b-3c | C.a+3b-2c | D.a+3b-6c |
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图a是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,图b是反应中的CO和NO的浓度随时间变化的示意图。根据图意回答下列问题: a b (1)写出NO2和CO反应的热化学方程式 。 (2)从反应开始到平衡,用NO2浓度变化表示平均反应速率v(NO2)= 。 (3)此温度下该反应的平衡常数K= ;温度降低,K (填“变大”、“变小”或“不变”) (4)若在温度和容积相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:
容 器
| 甲
| 乙
| 丙
| 反应物投入量
| 1 mol NO2 1 mol CO
| 2 mol NO 2 mol CO2
| 1 mol NO2、1 mol CO 1 mol NO、1 mol CO2
| 平衡时c(NO) /mol·L-1
| 1.5
| 3
| m
| 能量变化
| 放出a kJ
| 吸收b kJ
| 放出c kJ
| CO或NO的转化率
| α1
| α2
| α3
| 则:α1+α2= , a+b/2= ,m= |
已知反应A2(g)+B2(g)=2AB(g),断开1molA2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ,断开1molB2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ,生成1molAB中的化学键释放的能量为Q3kJ(Q1、Q2、Q3均大于零),则下列说法正确的是 ( )A.若A2和B2的总能量之和大于生成的2AB的总能量,则反应放热 | B.若A2和B2的总能量之和小于生成的2AB的总能量,则反应放热 | C.若该反应为放热反应,则Q1+Q2 < Q3 | D.若该反应为吸热反应,则Q1+Q2 < Q3 |
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36g碳不完全燃烧所得气体中,CO占三分之一体积,CO2占三分之二体积。已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-110.5kJ/mol,2CO(g)+O2(g) =2CO2(g)△H=-566kJ/mol,与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是( )A.172.5kJ | B.1149kJ | C.517.5kJ | D.283kJ |
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在CO跟O2的反应中,破坏1molCO中的化学键消耗的能量为A,破坏1molO=O键消耗的能量为B,形成1molC=O键释放的能量为C。则下列关系正确的是 A.2A+B>2C B.2A+B>4C C.2A + B < 2C D.2A + B < 4C |
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