Question

【題目】火力發電廠釋放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環境問題。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現綠色環保、節能減排、廢物利用等目的。

（1）脫硝。利用甲烷催化還原NOx：

CH4（g） ＋ 4NO2（g） ＝4NO（g） ＋ CO2（g） ＋ 2H2O（g） △H1＝－574 kJ·mol－1

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

甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為 。

（2）脫碳。將CO2轉化為甲醇：CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）。

在體積為1L的固定容積的密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2進行上述反應。測得CO2和CH3OH（g）濃度隨時間變化如右圖所示。試回答：

①0—10 min內，氫氣的平均反應速率為___________mol/（L·min）。

②下列選項能說明該反應已達到平衡狀態的是 。

A．v（H2）=3v（CO2）

B．容器內氣體密度不變

C．單位時間內，形成2molC=O，同時斷裂3molH—H

D．容器內溫度不變

（3）脫硫。有學者想利用如下圖所示裝置用原電池原理將SO2轉化為重要的化工原料，A、B是惰性電極。則電子流出的電極為____（用A或B表示），A極的電極反應式為_ ___。

Answer 1

【答案】（1）CH4（g）＋2NO2（g）＝CO2（g）＋2H2O（g）＋N2（g） ΔH＝－867 kJ/mol；

（2）① 0．225；②C、D；（3）①A ；SO2－2e-＋2H2O＝SO42-＋4H+；

【解析】

試題分析：（1）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＝－1160 kJ/mol ②

根據蓋斯定律，①+②可得甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為：2CH4（g）＋4NO2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（g）＋2N2（g） ΔH＝－1734 kJ/mol，所以甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為：CH4（g）＋2NO2（g）＝CO2（g）＋2H2O（g）＋N2（g） ΔH＝－867 kJ/mol；

（2）①由CO2和CH3OH（g）的濃度隨時間變化圖線可知：

故0～10 min內，氫氣的平均反應速率為；

②A．v（H2）=3v（CO2）不能說明正逆反應速率相等，則不一定達到平衡狀態，A錯誤；B．密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，因此容器內氣體密度不變不能說明反應達到平衡狀態，B錯誤；C．單位時間內，形成2molC=O，同時斷裂3molH—H，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，C正確；D．容器內溫度不變說明熱量不再發生變化，因此反應達到平衡狀態，D正確，答案選CD。

（3）①A、B是惰性電極，A極上SO2失去電子，發生氧化反應生成SO42-，B極上O2得到電子并與H+結合生成水，因此電子流出的是A極，電子流入的是B極；A極的電極反應式為：SO2－2e-＋2H2O＝SO42-＋4H+。