Question

【題目】控制、治理氮氧化物對大氣的污染是改善大氣質量的重要方法。回答下列與霧霾治理有關的問題：

Ⅰ.(1)在催化劑作用下，甲烷可還原氮氧化物，從而達到治理氮氧化物污染的目的。已知：①CH4(g)＋4NO2(g)= 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－574 kJ·mol－1；②4NO2(g)＋2N2(g)= 8NO(g)　ΔH＝＋586 kJ·mol－1。則CH4(g)＋4NO(g)= 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1。

(2)工業煙氣中的氮氧化物可用NH3催化還原，反應原理如圖所示。

其中X為一種無毒的氣體，則NH3催化還原氮氧化物的化學方程式為______。

(3)用NH3催化還原煙氣中的氮氧化物時，當＝x，用Fe作催化劑時，在NH3充足的條件下，不同x值對應的脫氮率α(被還原的氮氧化物的百分率)不同，在不同溫度下其關系如圖所示，當x＝_____時，脫氮效果最佳，最佳的脫氮溫度是____ ℃。

Ⅱ.(4)甲醇是一種綠色燃料，甲醇的工業合成方法較多，如CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。在2 L恒容密閉容器中充入1 mol CO和2 mol H2混合原料氣，充分反應達到平衡，測得平衡時混合物中CH3OH的體積分數與壓強、溫度的關系如圖所示。

①圖中壓強p1、p2、p3的大小關系是_______。

②C點平衡常數K＝___，A、B、D三點的平衡常數K(分別用KA、KB、KD表示)的大小關系是_____。

Answer 1

【答案】－1 160 2NH3＋NO＋NO2=2N2＋3H2O 1 300 p1＞p2＞p3 48 KA＞KB＝KD

【解析】

Ⅰ.(1)①CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－574 kJ·mol－1；

②4NO2(g)＋2N2(g)＝8NO(g)　ΔH＝＋586 kJ·mol－1。

將①-②得：CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 160 kJ·mol－1。

(2)從圖中可以看出，NH3、NO、NO2為反應物，X與H2O為生成物，X為一種無毒的氣體，則其為N2，NH3催化還原氮氧化物的化學方程式為2NH3＋NO＋NO2=2N2＋3H2O。

(3)從圖中可以看出，當x＝1時，脫氮效果最佳。最佳的脫氮溫度是300 ℃。

Ⅱ.(4)①從方程式CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)中看，反應物的氣體分子數大于生成物的氣體分子數，所以壓強越大，CH3OH的體積分數越大，故壓強p1、p2、p3的大小關系是p1＞p2＞p3。

②從圖中看，C點時，CH3OH的體積分數為50%，設CO的變化量為x。則

CO(g) ＋ 2H2(g)CH3OH

起始量 1 mol 2 mol 0

變化量 x 2x x

平衡量 1-x 2-2x x

x=，則K=

從圖中看，溫度升高，甲醇的體積分數減小，說明平衡逆向移動，從而證明正反應為放熱反應。因為A點溫度低，所以KA比KB、KD大，B、D兩點的溫度相同，平衡常數相同，故A、B、D三點的平衡常數K(分別用KA、KB、KD表示)的大小關系是KA＞KB＝KD。