Question

加大对煤燃烧产生的废气、废渣的处理已刻不容缓．
（1）对燃煤的废气进行脱硝处理时，可利用甲烷催化还原氮氧化物，如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=a kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=b kJ?mol^-1
则反应CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）的△H=

 

 kJ?mol^-1（用含a、b的代数式表示）．
（2）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：
2CO₂（g）+6H₂（g） 

催化剂  .

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；△H
①该反应平衡常数表达式为K=

 

．
②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图1所示．该反应的△H

 

（填“＞”“＜”或“=”）0．若温度不变，减小反应投料比[

n(H2)

n(CO2)

]，则K将

 

（填“增大”“减小”或“不变”）．

③二甲醚燃料电池具有启动快，效率高等优点，若电解质为酸性，二甲醚燃料电池的负极反应为

 

．
（3）以CO₂为原料合成的碳酸酯（仅含碳、氢、氧三种元素）是用途广泛的化学品，某种碳酸酯（DPC）水解产物之一遇氯化铁溶液显紫色，图2为它的核磁共振氢谱图，请写出DPC的结构简式：

 

．
（4）某电厂的粉煤灰含莫来石（主要成分为Al₆Si₂O₁₃、SiO₂）．将其和纯碱在高温下烧结，可制取NaAlSiO₄（霞石）、Na₂SiO₃和NaAlO₂，有关化学方程式（反应条件均为高温）为：
Al₆Si₂O₁₃+3Na₂CO₃═2NaAlSiO₄+4NaAlO₂+3CO₂↑
Al₆Si₂O₁₃+5Na₂CO₃═2Na₂SiO₃+6NaAlO₂+5CO₂↑
SiO₂+Na₂CO₃═Na₂SiO₃+CO₂↑
则用1mol Al₆Si₂O₁₃和4mol SiO₂通过以上反应制得5mol NaAlO₂，共消耗Na₂CO₃为

 

mol．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,反应热和焓变,化学电源新型电池,化学平衡建立的过程

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律，利用已知化学反应方程式乘以某个系数相加或相减，构造出目标化学反应方程式，该化学反应的焓变即为已知化学反应方程式的焓变乘以某个系数相加或相减得到；
（2）①平衡常数表达式是生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积，固体和纯液体不代入表达式；
②根据温度对平衡的影响分析△H的符号；平衡常数K只与温度有关；
③甲醚作为燃料电池的原料．甲醚在负极失电子发生氧化反应，依据电极书写方法写出电极反应；
（3）以CO₂为原料合成的碳酸酯，这种碳酸酯（DPC）水解产物之一遇氯化铁溶液显紫色说明生成酚类物质，图2为它的核磁共振氢谱图有三种峰，可知水解产生苯酚，而且酯的结构是对称的；
（4）根据物质的用量和参加反应的物质来书写化学方程式．

解答： 解：（1）因盖斯定律，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的．两式相加，可得
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=（a+b）kJ/mol
即：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=

a+b

2

kJ/mol 故答案为：

a+b

2

；
（2）①平衡常数表达式是生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积，固体和纯液体不代入表达式，所以K=

c(CH3OCH3)×c3(H2O)

c2(CO2)×c6(H2)

，故答案为：

c(CH3OCH3)×c3(H2O)

c2(CO2)×c6(H2)

；
②因为温度越高，CO₂转化率越小，则平衡逆移，所以该反应正方向为放热反应，即△H＜0，K只受温度影响，若温度不变，减小投料比，则K不变，故答案为：＜；不变；
③甲醚作为燃料电池的原料．甲醚在负极失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺，故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺；

（3）以CO₂为原料合成的碳酸酯，这种碳酸酯（DPC）水解产物之一遇氯化铁溶液显紫色说明生成酚类物质，图2为它的核磁共振氢谱图有三种峰，可知水解产生苯酚，而且酯的结构是对称的，这种酯为酚酯，故答案为：； 
（4）用1mol Al₆Si₂O₁₃和 4mol SiO₂制得5mol NaAlO₂、1mol NaAlSiO₄，可以得出反应的方程式为：4SiO₂+Al₆Si₂O₁₃+8Na₂CO₃=5Na₂SiO₃+5NaAlO₂+8CO₂↑+NaAlSiO₄，故答案为：8．

点评：本题考查了盖斯定律的应用及热化学方程式的书写、影响平衡移动及平衡常数的因素、化学平衡的有关计算、原电池原理；侧重于反应原理的应用的考查，题目难度中等，注意燃料电池中电解质溶液的酸碱性对电极反应的影响，以及化合物知识的相关计算题．