Question

【题目】过去五年，环保部向水污染、大气污染宣战，生态环境保护取得明显成效。

Ⅰ．污水中硝酸盐浓度过高，会诱发一些水体产生亚硝胺类的致癌物质。

(1)在缺氧条件下,脱氮菌(反硝化菌)以甲醇作碳源，将NO3-还原成N2的过程如下：

反硝化作用过程：NO3-NO2-NON2ON2

阶段①会生成CO2,请写出此反应的离子方程式：__________________;阶段③生成的N2O是一种强温室气体，但却可用作火箭燃料的氧化剂，,其优点是___________________。

(2)Murphy等人通过调节溶液pH为10.25，利用铝粉将NO3-转变成N2,实现化学脱氮。

要转化0.01molNO3-,需_________gAl。

Ⅱ．CO2和CH4均为温室气体，如何减少它们的排放、充分利用能源是当今社会的重要课题。

(3)二氧化碳经催化氢化可转化成绿色能源乙醇。已知：

①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H= -483.6 kJ·mol-1

②CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-1366.8kJ·mol-1

③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ·mol-1

则二氧化碳与氢气转化成乙醇和液态水的热化学方程式为：_________。

(4)CO2和CH4在催化剂作用下可转化为合成气(CO和H2)：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.3kJ·mol-1。向容积为1L的密闭容器中通入反应物和生成物共5.25mol,在T℃时发生反应，气体体积分数及化学反应速率与反应时间的关系如下图所示：

①T℃时，反应的平衡常数K=______。向平衡体系中再加入CO2、CH4、H2和CO各0.5mol，平衡将_________移动(填“向左”、“向右”或“不”)。

②写出一种既能加快化学反应速率又能提高CH4转化率的措施______________。

Answer 1

【答案】 3NO3-+CH3OH=3NO2-+CO2↑+2H2O 产物没有污染 0.45 2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(l)+3H2O(l)△H=-348.0kJ·mol-1 64 向右 增大二氧化碳气体的浓度或升高温度

【解析】I.（1）本题考查氧化还原反应方程式的书写，甲醇为还原剂，被氧化成CO2，NO3－为氧化剂，被还原成NO2－，根据化合价升降法进行配平，离子反应方程式为3NO3－+CH3OH=3NO2－+CO2↑+2H2O；N2O在反应过程中，转化成N2，N2对环境无影响；（2）考查氧化还原反应的计算，0.01×5=m(Al)×3/27，解得m(Al)=0.45g；II.（3）考查热化学反应方程式的计算，CO2和H2反应方程式为2CO2＋6H2→C2H6O＋3H2O，因此有①×3－②－③×6得出：2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(l)+3H2O(l)△H=-348.0kJ·mol－1；（4）本题考查化学平衡常数的计算、勒夏特列原理，①由图1和图2分析可知，起始时n(CO2)=1.5mol，n(CH4)=0.75mol，CO和H2只有一种存在且为3mol(因起始时刻v逆为0)，设达到平衡时CO2转化量为xmol，

CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)

起始物质的量： 1.5 0.75 3（或0） 0（或3）

变化物质的量： x x 2x 2x

平衡物质的量： 1.5－x 0.75－x 3＋2x(或2x) 2x(或3＋2x) 达到平衡时甲烷的体积分数为1/25，因此有(0.75－x)/(5.25＋2x)=1/25，解得x=0.25，根据化学平衡常数的定义，K=64，再向容器中各加入0.5mol四种气体，此时的浓度商为0.25<K，因此平衡向右进行；②根据影响化学反应速率的因素和勒夏特列原理，措施为增大CO2气体的浓度，因为正反应是放热反应，因此还可以升高温度。