题目内容
【题目】工业上CO2、CH4等含碳化合物有着重要的应用。
（1）科学家以CH4为原料来制备乙烯，同时得到氢气。已知相关物质的标准燃烧热如下表所示，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式：__。
物质 | 标准燃烧热/kJ·mol-1 |
氢气 | -285.8 |
甲烷 | -890.3 |
乙烯 | -1411.0 |
（2）在400℃时，向初始体积为1L的恒容密闭反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。
①该温度下，平衡常数K=__。
②若向该平衡体系中充入等物质的量的CH4和H2，则平衡将___（填“正向移动”或“逆向移动”或“不移动”成“无法确定”），理由是__。
（3）科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统实现CO2的再利用。
①该电化学装置属于__（填“原电池”或“电解池”）。
②该电池的Cu电极上发生反应的电极方程式为__。
【答案】2CH4(g)
C2H4(g)+2H2(g) ΔH=+202.0kJ·mol-1 0.25 不移动 反应平衡常数的表达式为K=
，上述平衡体系中c(CH4)=c(H2)，充入等物质的量的甲烷和氢气，两者浓度仍然相等，故Qc=K，平衡不移动 原电池 CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
【解析】
（1）按相关物质的标准燃烧热写热化学方程式、运用盖斯定律可写出甲烷制备乙烯的热化学方程式；
（2）按照初始体积为1L的恒容密闭反应器中充入1molCH4、平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%；
①通过三段式计算该温度下的平衡常数K；
②若向该平衡体系中充入等物质的量的CH4和H2，通过浓度商与平衡常数的大小，判断；
（3）结合图示信息回答；
①该电化学装置原电池；
②Cu电极上CO2转化为CH4，可据此写电极方程式为；
（1）已知：①
②
③
甲烷制备乙烯的化学方程式为：2CH4(g)
C2H4(g)+2H2(g)，反应可由②×2③①×2得到，根据盖斯定律，反应的焓变为ΔH =2ΔH 2ΔH 32ΔH 1=+202.5kJ/mol；
答案为：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH=+202.0kJ·mol-1；
（2）按照初始体积为1L的恒容密闭反应器中充入1molCH4、平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%；
①
；
答案为：0.25；
②由上计算可知，平衡体系中c(CH4)=c(H2)=0.5mol/L，若向该平衡体系中充入等物质的量的CH4和H2，则c(CH4)和c(H2)仍然相等，可计算浓度商，Qc=
=K，则平衡不移动；
答案为：不移动；反应平衡常数的表达式为K=，上述平衡体系中c(CH4)=c(H2)，充入等物质的量的甲烷和氢气，两者浓度仍然相等，Qc=K，故平衡不移动；
（3）①结合图示信息该装置没有外接电源，该电化学装置为原电池；
答案为：原电池；
②电池的Cu电极上CO2转变成CH4，是还原反应，据此可写电极方程式为CO2+8e-+8H+=CH4；
答案为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O。
【题目】烟气脱硝技术是烟气治理的发展方向和研究热点。
（1）用NH3选择性脱除氮氧化物，有如下反应：
6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(g)
已知化学键的键能数据如下表：
化学键 | NO中的氮氧键 | N-H | N | O-H |
键能（kJ·mol-1） | a | b | c | d |
则该反应的ΔH=__kJ·mol-1。
（2）在汽车尾气的净化装置中CO和NO发生反应：2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1。
实验测得：v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)（k正、k逆为速率常数，只与温度有关）
①达平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数__k逆增大的倍数（填“＞”或“＜”或“＝”）。
②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，在一定温度下达到平衡，CO的转化率为50%，则
=__。
（3）现利用反应除去汽车尾气中的NOx：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·mol-1。在密闭容器中发生该反应，催化反应相同时间，测得不同温度下NO的转化率a（NO）随温度的变化如图所示。由图可知，1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大，原因是__。
（4）以连二硫酸根（S2O42-）为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示：
①阴极区的电极反应式为__。
②NO吸收转化后的主要产物为NH4+，若通电时电路中转移了0.3mole-，则此通电过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为__mL。
