题目内容
【题目】Ⅰ、火力发电厂释放出大量氮氧化合物(NOx)、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx：
CH4(g)＋ 4NO2(g)＝4NO(g)＋ CO2(g)＋ 2H2O(g) △H1＝－574 kJ/mol
CH4(g)＋ 4NO(g)＝2N2(g)＋ CO2(g)＋ 2H2O(g) △H2＝－1160 kJ/mol
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为__________________________。
(2)脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)△H3
在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为___mol/(L·S)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡_________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
Ⅱ、如下图所示C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。
(1)若用甲醇、空气燃料电池作电源，电解质为KOH溶液，则A极的电极反应式为_________________________
(2)欲用(丙)装置给铜镀银，银应该是 _____电极(填G或H)
(3)(丁)装置中Y极附近红褐色变_______(填深或浅)
(4)通电一段时间后，C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为_____________
【答案】CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H＝-867 kJ/mol 0.00375 正向 O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- G 深 1:2:2:2
【解析】
根据化学平衡的三段式进行计算各物质的浓度和平衡常数，根据浓度商和平衡常数的关系分析反应进行的方向。根据电解原理分析各电解池中的电极反应和现象。
(1)根据盖斯定律分析，① CH4(g)＋ 4NO2(g)＝4NO(g)＋ CO2(g)＋ 2H2O(g) △H1＝－574 kJ/mol，②CH4(g)＋ 4NO(g)＝2N2(g)＋ CO2(g)＋ 2H2O(g) △H2＝－1160 kJ/mol
①+②可得热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H＝－1160－574 =-867 kJ/mol；
(2).根据方程式计算
CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)
起始浓度1.0 3.0 0 0
改变浓度 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡浓度0.25 0.75 0.75 0.75
0～10 min内，氢气的平均反应速率为2.25mol/L÷600s=0.00375mol/(L·s)；平衡常数为
，第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则Qc=
<K，平衡正向进行。
Ⅱ、向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极为氢离子反应生成氢气，溶液中剩余氢氧根离子，所以F为阴极，对应的B为负极，A为正极。 (1) 若用甲醇、空气燃料电池作电源，电解质为KOH溶液，A 为正极，电极反应为O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- ；
(2) 欲用(丙)装置给铜镀银，银应该在阳极，即为G极。
(3)丁为氢氧化铁胶体的电泳，因为氢氧化铁胶体微粒带正电荷，所以阴极即Y极，红褐色变深。
(4)通电一段时间后，C上析出氧气，D上产生铜，E上产生氯气，F上产生氢气，根据电子守恒分析，电极上的产物的物质的量比为1:2:2:2。
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