Question

【题目】研究NOx、CO2的吸收利用对促进低碳社会的构建和环境保护具有重要意义。

（1）已知：① 2H2(g) + O2(g)＝2H2O(g) H1

② CO2(g)+3H2(g)CH3OH (l) + H2O (l) H2

③ H2O(g)H2O(l) H3

求 25℃、101kPa下，2 mol CH3OH (l)完全燃烧的H=___（用含H1、H2、H3的式子表示）。

（2）向1 L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH (l) + H2O (l) H2

① 已知反应的H2<0，则此反应自发进行的条件是____（填“低温”、“高温”或“任意温度”）。

②在T℃下，CO2气体的浓度随时间t变化如下图所示，则此温度下反应的平衡常数 Kc=_____（用分数表示）。在t2时将容器容积缩小为原体积的一半，t3时再次达到平衡，请画出t2之后 CO2气体的浓度随时间变化的曲线。_____________

（3）用NH3催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。如下图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率（注：脱氮率即氮氧化物的转化率），反应原理为：NO(g) + NO2(g) + 2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。以下说法正确的是____。（填编号）

A．使用第②种催化剂更有利于提高NOx的平衡转化率

B．催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

C．相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

D．烟气通过催化剂的流速越快，脱氮效果会越好

（4）用电解法处理NOX是消除氮氧化物污染的新方法，其原理是将NOX在电解池中分解成无污染的N2和O2，电解质是固体氧化物陶瓷（内含O2ˉ离子，可定向移动），阴极的反应式是____。

Answer 1

【答案】 3△H1－2△H2＋6△H3 低温 1/27 B 2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－

【解析】（1）已知：① 2H2(g) + O2(g)＝2H2O(g) H1

② CO2(g)+3H2(g)CH3OH (l) + H2O (l) H2

③ H2O(g)H2O(l) H3

将方程式 3×①－2×②＋6×③得25℃、101kPa下，2 mol CH3OH (l)完全燃烧的H= 3△H1－2△H2＋6△H3。

（2）①反应②的H2<0， 反应② CO2(g)+3H2(g)CH3OH (l) + H2O (l) S<0，要△H―T△S<0，只有在低温时，此反应自发进行。

②向1 L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH (l) + H2O (l) ，在T℃下，CO2气体的浓度随时间t变化如图，为平衡时CO2的浓度为1mol/L，H2的浓度为3mol/L，则此温度下反应的平衡常数k=1/[c(CO2)c3(H2)]=1/27。在t2时将容器容积缩小为原体积的一半，t3时再次达到平衡，k=1/[c(CO2)c3(H2)]=1/[c(CO2)c3(3CO2)]=1/27,得c(CO2)=1mol/L。画出t2之后 CO2气体的浓度随时间变化的曲线，如图：。

（3）A．使用第②种催化剂的温度与①不同，不能说明更有利于提高NOx的平衡转化率，故A错误；B．由图两种催化剂脱氮率最高时温度分别是250℃和450℃左右，催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮，故B正确；C．脱氮反应是气体体积缩小的反应，相同条件下，改变压强对脱氮率有影响，加压平衡逆向移动，故C错误；D．烟气通过催化剂的流速越快，与催化剂接触时间短，脱氮效果会越差，故D错误；故选B。

（4）阴极得电子，阴极的反应式是2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－