Question

【题目】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NOx）、CO2、SO2等气体，严重污染空气．对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用．
（1）Ⅰ．脱硝：已知：H2的燃烧热为285.8kJmol﹣1
N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJmol﹣1
H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJmol﹣1
催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为
（2）Ⅱ．脱碳：向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2 ， 在适当的催化剂作用下，发生反应：
CO2（g）+3H2（g）CH3OH（l）+H2O（l）
（I）①该反应自发进行的条件是（填“低温”、“高温”或“任意温度”）
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 ．
a、混合气体的平均式量保持不变 b、CO2和H2的体积分数保持不变
c、CO2和H2的转化率相等 d、混合气体的密度保持不变
e、1mol CO2生成的同时有3mol H﹣H键断裂
（II）产物甲醇可以用作燃料电池，该电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气．负极发生的电极反应式是

Answer 1

【答案】
（1）4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100.2kJ?mol﹣1
（2）低温；de；2CH3OH+2H2O﹣12e﹣═12H++2CO2
【解析】解：（1）Ⅰ． 已知：H2的热值为142.9KJg﹣1 ， 燃烧热为285.8KJ/mol，
①H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8KJ/mol
②N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJmol﹣1
③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJmol﹣1
①×4﹣②﹣③×4得到催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100.2kJmol﹣1；
所以答案是：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1100.2kJmol﹣1；
2）Ⅱ．（I）①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（l）+H2O（l），熵变△S＜0，则反应焓变△H＜0，低温下满足△H﹣T△S＜0
所以答案是：低温；②CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（l）+H2O（l），
a、混合气体的平均式量始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；
b、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2 ， 按照1：3反应，所以过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变，故b错误；
c、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2 ， 按照1：3反应，CO2和H2的转化率始终相等，不能确定反应是否达到平衡状态，故c错误；
d、反应物是气体，生成物是液体，混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡状态，故d正确；
e、1mol CO2生成的同时有3mol H﹣H键断裂，说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故e正确；
所以答案是：d e；（II）甲醇燃料电池工作时，原电池中负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应：2CH3OH+2H2O﹣12e﹣═12H++2CO2 ， 所以答案是：2CH3OH+2H2O﹣12e﹣═12H++2CO2 ．
【考点精析】解答此题的关键在于理解化学平衡状态的判断的相关知识，掌握状态判断：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体，且m+n≠x+y，压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．