Question

（2011?天津模擬）燃煤廢氣中的氮氧化物（NO_X）、二氧化碳等氣體，常用下列方法處理，以實現節能減排、廢物利用等．
（1）對燃煤廢氣進行脫硝處理時，常利用甲烷催化還原氮氧化物，如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ．mol^-l
CH₄（g）十4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ．mol^-l
則CH₄（g）將NO₂（g）還原為N₂（g）等的熱化學方程式為

CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ/mol

．
（2）將燃煤廢氣中的C02轉化為甲醚的反應原理為：2CO₂（g）+6H₂（g）

催化劑

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H
已知一定壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO₂的轉化率見下表：

投料比	500K	600K	700K	800K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

①若溫度升高，則反應的平衡常數K將

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”．下同）；若溫度不變，提高投料比，則K將

不變

．該反應的△H

＜

0（填“＞、＜或=”）：
②若用甲醚作為燃料電池的原料，請寫出在堿性介質中電池負極的電極反應式

CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O

．
③利用甲醚燃料電池設計如圖所示的裝置：則該裝置中Zn極為

陰

極；B中Cu²⁺向

Zn

極（填Zn或Cu）移動．當Zn片的質量變化為6.4g時，a極上消耗的O₂在標準狀況下的體積為

1.12

L．

Answer 1

分析：（1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①依據平衡常數隨溫度變化分析判斷，平衡常數只隨溫度變化；
②甲醚作為燃料電池的原料．甲醚在負極失電子發生氧化反應，依據電極書寫方法寫出電極反應；
③甲醚燃料電池為原電池做電源電解硫酸銅溶液，鋅接原電池負極做陰極，依據電解原理，陽離子移向陰極，結合電極反應電子守恒計算；

解答：解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ．mol^-l
②CH₄（g）十4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ．mol^-l
依據蓋斯定律①+②得到：2 CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734KJ/mol；
即熱化學方程式為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ/mol；
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ/mol；
（2）①依據圖表數據分析，平衡常數隨溫度升高減小，平衡逆向進行，正反應為放熱反應，改變投料比不影響平衡常數；故答案為：減小，不變，＜；
②若用甲醚作為燃料電池的原料，甲醚在負極失電子反應氧化反應，在堿性介質中電池負極的電極反應式：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
③甲醚燃料電池設計如圖所示的裝置，甲醚燃料電池為原電池做電源電解硫酸銅溶液，鋅接原電池負極做陰極，電解池中陽離子移向陰極即鋅電極，當Zn片的質量變化為6.4g時，析出的是銅物質的量為0.1mol；a極上消耗的O₂在標準狀況下的體積，陰極電子守恒計算，陰極電極反應為Cu2++2e-=Cu，轉移電子0.2mol，原電池中正極電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，0.05mol氧氣反應，標準狀況體積為0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
故答案為：陰、Zn、1.12；

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡常數的影響因素判斷，原電池、電解池的電極反應書寫，原理應用和電子守恒計算，題目難度中等．