题目内容

直接甲醇燃料电池(DNFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
(1)101 kPa时,1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol,则甲醇燃烧的热化学方程式为_____________________。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是:
① CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H1=+49.0 kJ·mol-1
② CH3OH(g)+1/2O2(g)= CO2(g)+2H2(g) △H2
已知H2(g)+ 1/2O2(g)===H2O(g) △H = -241.8 kJ·mol-1 则反应②的△H2 =________kJ·mol-1
(3)甲醇燃料电池的结构示意图如。甲醇进入________极(填“正”或“负”),正极发生的电极反应为_____________________。
(1)CH3OH(l) + 3/2O2(g) === CO2(g) + 2H2O(l) △H = -726.51 kJ/mol
(2)-192.8
(3)负;O2 + 4H+ + 4e-=== 2H2O
练习册系列答案
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火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染.对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的.

(1)脱硝.利用甲烷催化还原NOx:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ?mol-1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJ?mol-1甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1

(2)脱碳.将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g)△H3
①取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线(见图1),则上述CO2转化为甲醇反应的△H3
0(填“>”、“<”或“=”).
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.下列说法正确的是
B
B
(填字母代号).
A.第10min后,向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2,则再次达到平衡时c(CH3OH)=1.5mol/L
B.达到平衡时,氢气的转化率为0.75
C.0~10分钟内,氢气的平均反应速率为0.075mol/(L?min)
D.该温度下,反应的平衡常数的值为3/16
E.升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)增大
③直接甲醇燃料电池结构如图3所示.其工作时负极电极反应式可表示为
2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2
2CH3OH+2H2O-12e-═12H++2CO2

(3)脱硫.某种脱硫工艺中将废气经处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥.设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1:1,则该反应的化学方程式为
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3

火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574 kJ·mol1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160 kJ·mol-1

甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为__________。

(2)脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H3

①取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如右图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3__________0(填“>”、“<”或“=”)。

②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右下图所示。下列说法正确的是__________(填字母代号)。

       A.第10 min后,向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,则再次达到平衡时c(CH3OH)=1.5 mol/L

       B.0~10 min内,氢气的平均反应速率[为0.075 mol/(L·min)

       C.达到平衡时,氢气的转化率为0.75

       D.该温度下,反应的平衡常数的值为3/16

E.升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)减小

③直接甲醇燃料电池结构如右下图所示。其工作时正极的电极反应式可表

示为            

(3)脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH<7,其中原因可用一个离子方程式表示为:                         ;在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,则溶液中c(Na+)+c(H+)__________c(NO3-)+c(OH-)(填写“>”“=”或“<”)

(15分)研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。

⑴I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化,常用于定量测定CO的含量。已知:

2I2(s) + 5O2(g)= 2I2O5(s)     △H=-75.56 kJ·mol1

2CO(g) + O2(g)= 2CO2(g)    △H=-566.0 kJ·mol1

写出CO(g)与I2O5(s)反应生成I2(s)和CO2(g)的热化学方程式:                        

⑵一定条件下,NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是                   

a.体系压强保持不变                      b.混合气体颜色保持不变

c.SO3和NO的体积比保持不变            d.每消耗1 mol SO2的同时生成1 molNO

测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K                      

⑶从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳,用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H3

①取五份等体体积CO2和H2的的混合气体 (物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述CO2转化为甲醇反应的△H3           0(填“>”、“<”或“=”)。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下左图所示。若在上述平衡体系中再充0.5 mol CO2和1.5 mol H2O(g) (保持温度不变),则此平衡将            移动(填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”)

     

③直接甲醇燃料电池结构如上右图所示。其工作时负极电极反应式可表示为           

 

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