(2011•徐州模拟)燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等.

(2011•徐州模拟)燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等.
(1)对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物,如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1
则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为______.
(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:
2CO2(g)+6H2(g)
催化剂
CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知一定压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下表:
投料比[n(H2)/n(CO2)] 500K 600K 700K 800K
1.5 45% 33% 20% 12%
2.0 60% 43% 28% 15%
3.0 83% 62% 37% 22%
①若温度升高,则反应的平衡常数K将______(填“增大”、“减小”或“不变”.下同);若温度不变,提高投料比[n(H2)/n(CO2)],则K将______.
②若用甲醚作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式______.
③在②所确定的电池中,若通入甲醚(沸点为-24.9℃)的速率为1.12L•min-1(标准状况),并以该电池作为电源电解2mol•L-1CuSO4溶液500mL,则通电30s后理论上在阴极可析出金属铜______g.
yinmajian 1年前 已收到1个回答 举报

烟灰猫猫 幼苗

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解题思路:(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到;
(2)①依据平衡常数随温度变化分析判断,平衡常数只随温度变化;
②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甲醚燃料电池为原电池做电源电解硫酸铜溶液,锌接原电池负极做阴极,依据电解原理,阳离子移向阴极,结合电极反应电子守恒计算;

(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
依据盖斯定律①+②得到:2 CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734KJ/mol;
即热化学方程式为:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867KJ/mol;
故答案为:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867KJ/mol;
(2)①依据图表数据分析,平衡常数随温度升高减小,平衡逆向进行,正反应为放热反应,改变投料比不影响平衡常数;故答案为:减小,不变;
②若用甲醚作为燃料电池的原料,甲醚在负极失电子反应氧化反应,在碱性介质中电池负极的电极反应式:CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O;
故答案为:CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O;
③甲醚燃料电池设计如图所示的装置,甲醚燃料电池为原电池做电源电解硫酸铜溶液,阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu,通入甲醚(沸点为-24.9℃)的速率为1.12L•min-1(标准状况),则通电30s后消耗甲醚的物质的量是0.56L即0.025mol,根据反应CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O,这些甲醚伴随着0.3mol电子转移,阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu,当转移电子0.3mol时,析出金属铜的物质的量是0.15mol,质量是0.15mol×64g/mol=9.6g,
故答案为:9.6.

点评:
本题考点: 用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学电源新型电池.

考点点评: 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用,化学平衡常数的影响因素判断,原电池、电解池的电极反应书写,原理应用和电子守恒计算,题目难度中等.

1年前

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