Question

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：CH4 （g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-570kJ?mol-1CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1则CH4 （g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=______．（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）已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见图：①此反应为______（填“放热”、“吸热”）；若温度不变，提高投料比[n（H2）/n（CO2）]，则K将______（填“增大”、“减小”或“不变”）．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正极的电极反应式：______．③在a MPa和一定温度下，将6mol H2和2mol CO2在2L密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%（即16），此时CO2的转化率是多少？（在答题卡的方框内写出计算过程，计算结果保留2位有效数字）④在a MPa和500K下，将10mol H2和5mol CO2在2L密闭容器中混合，5min达到平衡，请在答题卡的坐标图中画出H2浓度变化图．

Answer 1

（1）因盖斯定律，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的．两式相加，可得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1730 kJ/mol，所以CH₄（g）+NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-865 kJ/mol，
故答案为：-865 kJ?mol^-1；
（2）①根据图示知道，温度越高，二氧化碳的转化率越小，平衡逆向移动，所以反应是放热的，平衡常数和温度有关，温度不变，K不会改变，
故答案为：放热；不变；
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，氧气在正极上发生还原反应，电解质是碱性环境下，电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，
故答案为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
③设：CO₂的转化率是x，则
             2CO₂（g）+6H₂（g）

催化剂

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
初始浓度：1         3               0          0
变化浓度：x          3x            0.5x        1.5x
平衡浓度：1-x       3-3x             0.5x        1.5x  

0.5x

1?x+3?3x+0.5x+1.5x

=

1

6

，解得x=0.8，所以CO₂的转化率是

0.8

1

×100%=80%．
答：此时CO₂的转化率是80%；
④将10mol即5mol/L的H₂和5molCO₂在2L密闭容器中混合，5min达到平衡，根据a MPa和500K下投料比[n（H₂）/n（CO₂）]=2时，二氧化碳的转化率是60%．
             2CO₂（g）+6H₂（g）

催化剂

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
初始浓度：2.5       5            0          0
变化浓度：1.5         4.5          
平衡浓度：1           0.5           
则氢气的浓度从5mol/L变为0.5mol/L，
答：坐标图中画出H₂浓度变化图为．