【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等氣體,嚴重污染空氣。對廢氣進行脫硝、脫碳和脫硫處理可實現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。
Ⅰ.脫硝:
已知:H2的燃燒熱為285.8 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g) =2NO2(g) ΔH = +133 kJ·mol-1
H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44 kJ·mol-1
催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其他無毒物質(zhì)的熱化學方程式為:__________________________。
Ⅱ.脫碳:
(1)向2L密閉容器中加入2molCO2和6molH2,在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟,發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)
①該反應自發(fā)進行的條件是_____________(填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”)。
②下列敘述能說明此反應達到平衡狀態(tài)的是____________。(填字母)
a.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變 b.CO2和H2的體積分數(shù)保持不變
c.CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等 d.混合氣體的密度保持不變
e.1molCO2生成的同時有3mol H—H鍵斷裂
③CO2的濃度隨時間(0~t2)變化如下圖所示,在t2時將容器容積縮小一倍,t3時達到平衡,t4時降低溫度,t5時達到平衡,請畫出t2~t6 CO2濃度隨時間的變化。________________________
(2)改變溫度,使反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH﹤0中的所有物質(zhì)都為氣態(tài)。起始溫度、體積相同(T1℃、2L密閉容器)。反應過程中部分數(shù)據(jù)見下表:
| 反應時間 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) |
反應Ⅰ:恒溫恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min |
| 4.5 |
|
|
20min | 1 |
|
|
|
30min |
|
| 1 |
|
反應Ⅱ:絕熱恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①達到平衡時,反應Ⅰ、Ⅱ?qū)Ρ龋浩胶獬?shù)K(I)______ K(II)(填“﹥”、“﹤”或“=”下同);平衡時CH3OH的濃度c(I)____ c(II)。
②對反應Ⅰ,前10min內(nèi)的平均反應速率v(CH3OH) =______________ 。在其他條件不變的情況下,若30min時只改變溫度T2℃,此時H2的物質(zhì)的量為3.2mol,則T1___T2(填“>”、“<”或“=”)。若30min時只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),則平衡_____移動(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)利用人工光合作用可將CO2轉(zhuǎn)化為甲酸,反應原理為2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,裝置如圖所示:
①電極2的電極反應式是____________;
②在標準狀況下,當電極2室有11.2L CO2反應。 理論上電極1室液體質(zhì)量_____(填“增加”或“減少”)______g。