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)。 以下说法不正确的是__________。（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，改变压强对脱氮率会有影响

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NO2是消除氮氧化物污染的新方法，其原理是将NO2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），阳极的反应式是_________。

Answer 1

【答案】 H=3H1-2H2+4H3 低温 AD 2O2ˉ-4e-= O2↑

【解析】(1)①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1，②CO2(g)+3H2(g)CH3OH (l)+H2O (l)△H2，③H2O(g)H2O(l)△H3，依据热化学方程式和盖斯定律计算(①×3-②×2+③×4)×得到热化学方程式：CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H= (3△H1-2△H2+4△H3)，2mol CH3OH (l)完全燃烧的△H=3△H1-2△H2+4△H3；故答案为：3△H1-2△H2+4△H3；

(2)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)，熵变△S＜0，反应焓变△H2＜0，低温下满足△H-T△S＜0，故答案为：低温；

②保持其他条件不变，在t2时将容器容积缩小一倍，CO2的浓度瞬间增大到原来的2倍，同时压强增大，平衡正向移动，然后CO2的浓度逐渐减小，t3时达到平衡，平衡时浓度比原来大，则t2～t3CO2的浓度随时间的变化如图：，故答案为： ；

(3)A．催化剂不会影响转化率，只影响反应速率，所以第②种催化剂对转化率没有影响，故A错误；B．由图象可知，催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮，其催化活性最好，故B正确；C．该反应为体积增大的反应，增大压强，平衡向着逆向移动，所以压强对脱氮率有影响，故C正确；D．从题干信息无法判断烟气通过催化剂的流速对脱氮效果的影响，催化剂对转化率没有影响，故D错误；故选AD；

(4)电解法处理氮氧化合物原理是将NOx在电解池中分解成无污染的N2和O2除去，两电极间是固体氧化物电解质，在一定条件下可自由传导O2-，阴极发生还原反应，阴极上是NOx获得电子生成N2与O2-，电极反应式为：2NOx+4xe-=N2+2xO2-，阳极上氧离子失去电子生成氧气，电极反应式为2O2ˉ-4e-= O2，故答案为：2O2ˉ-4e-= O2。