Question

【题目】控制、治理氮氧化物对大气的污染是改善大气质量的重要方法。回答下列与雾霾治理有关的问题：

Ⅰ.(1)在催化剂作用下，甲烷可还原氮氧化物，从而达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。则CH4(g)＋4NO(g)= 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1。

(2)工业烟气中的氮氧化物可用NH3催化还原，反应原理如图所示。

其中X为一种无毒的气体，则NH3催化还原氮氧化物的化学方程式为______。

(3)用NH3催化还原烟气中的氮氧化物时，当＝x，用Fe作催化剂时，在NH3充足的条件下，不同x值对应的脱氮率α(被还原的氮氧化物的百分率)不同，在不同温度下其关系如图所示，当x＝_____时，脱氮效果最佳，最佳的脱氮温度是____ ℃。

Ⅱ.(4)甲醇是一种绿色燃料，甲醇的工业合成方法较多，如CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2混合原料气，充分反应达到平衡，测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数与压强、温度的关系如图所示。

①图中压强p1、p2、p3的大小关系是_______。

②C点平衡常数K＝___，A、B、D三点的平衡常数K(分别用KA、KB、KD表示)的大小关系是_____。

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。

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

(2)从图中可以看出，NH3、NO、NO2为反应物，X与H2O为生成物，X为一种无毒的气体，则其为N2，NH3催化还原氮氧化物的化学方程式为2NH3＋NO＋NO2=2N2＋3H2O。

(3)从图中可以看出，当x＝1时，脱氮效果最佳。最佳的脱氮温度是300 ℃。

Ⅱ.(4)①从方程式CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)中看，反应物的气体分子数大于生成物的气体分子数，所以压强越大，CH3OH的体积分数越大，故压强p1、p2、p3的大小关系是p1＞p2＞p3。

②从图中看，C点时，CH3OH的体积分数为50%，设CO的变化量为x。则

CO(g) ＋ 2H2(g)CH3OH

起始量 1 mol 2 mol 0

变化量 x 2x x

平衡量 1-x 2-2x x

x=，则K=

从图中看，温度升高，甲醇的体积分数减小，说明平衡逆向移动，从而证明正反应为放热反应。因为A点温度低，所以KA比KB、KD大，B、D两点的温度相同，平衡常数相同，故A、B、D三点的平衡常数K(分别用KA、KB、KD表示)的大小关系是KA＞KB＝KD。