问题 填空题

随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。

Ⅰ.处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol­-1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H2

CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g)     △H3=-867kJ·mol-1

则△H2                 。

Ⅱ.化石燃料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产过程中产生的SO2是大气中SO2的主要来源。(1)将煤转化为水煤气是将煤转化为洁净燃料的方法之一,反应为   C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g),

该反应的化学平衡常数表达式为K=                    。 800℃时,将1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容积为1L的容器中,发生反应:CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g),反应过程中各物质的浓度如右图t1前所示变化。若保持温度不变,t2时再向容器中充入CO、H2各1mol,平衡将     移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。t2时,若改变反应条件,导致H2浓度发生如右图t2后所示的变化,则改变的条件可能是       (填符号)。

a加入催化剂      b降低温度     c缩小容器体积      d减少CO2的量

(2)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:

①用离子方程式表示反应器中发生的反应                        

②用化学平衡移动的原理分析,在 HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是               

Ⅲ.开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示:

通入a气体的电极是原电池的     (填“正”或“负”),

其电极反应式为                  

答案

I.-1160kJ·mol-1(2分) 

II.(1)K=(2分) 右 (2分)  b   (2分)

(2)①SO2+2H2O=H2SO4+H2   (2分) ②降低生成物的浓度,使平衡向正方向移动(2分)

Ⅲ.负(1分)      CH3OH﹣6e+H2O→CO2+6H+(2分)

题目分析:Ⅰ.根据已知反应①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol­-1

②CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g)  △H3=-867kJ·mol-1可知,依据盖斯定律计算②×2-①即得到反应CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),所以该反应的反应热△H2=-867kJ·mol-1×2+574kJ·mol­-1=-1160kJ·mol-1

Ⅱ.(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的方程式C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g)可知,该反应的平衡常数K=

(2)①t1时CO、H2O、CO2、H2的浓度(mol/L)分别是0.4、2.4、0.6、1.6,则该反应的平衡常数K==1。t2时再向容器中充入CO、H2各1mol,此时CO、H2O、CO2、H2的浓度(mol/L)分别是1.4、2.4、0.6、2.6,则=0.46<1,所以反应向正反应方向移动,即向右移动;根据图像可知,t2时生成物浓度逐渐减小,反应物浓度逐渐增大。由于正方应是体积不变的、吸热的可逆反应,所以改变的条件应该是降低温度,导致平衡向逆反应方向移动,答案选b。

(2①根据流程图可知,SO2首先被单质碘氧化,生成硫酸和碘化氢,碘化氢分解又生成单质碘和氢气,所以反应器中发生的反应的离子方程式可表示为SO2+2H2O=H2SO4+H2

②碘化氢分解反应是可逆反应,分离出单质氢气,降低生成物的浓度,使平衡向正反应方向移动。

Ⅲ.原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。根据装置图可知,电子从左侧流向右侧,这说明左侧是负极,右侧是正极。所以通入a气体的电极是原电池的负极,通入的是甲醇。由于存在质子交换膜,因此负极电极反应式是CH3OH﹣6e+H2O→CO2+6H+

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