Question

加大對(duì)煤燃燒產(chǎn)生的廢氣、廢渣的處理已刻不容緩．
（1）對(duì)燃煤的廢氣進(jìn)行脫硝處理時(shí)，可利用甲烷催化還原氮氧化物，如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=a kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=b kJ?mol^-1
則反應(yīng)CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）的△H=

 

 kJ?mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）．
（2）將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：
2CO₂（g）+6H₂（g） 

催化劑  .

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；△H
①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
②已知在某壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO₂的轉(zhuǎn)化率如圖1所示．該反應(yīng)的△H

 

（填“＞”“＜”或“=”）0．若溫度不變，減小反應(yīng)投料比[

n(H2)

n(CO2)

]，則K將

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．

③二甲醚燃料電池具有啟動(dòng)快，效率高等優(yōu)點(diǎn)，若電解質(zhì)為酸性，二甲醚燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為

 

．
（3）以CO₂為原料合成的碳酸酯（僅含碳、氫、氧三種元素）是用途廣泛的化學(xué)品，某種碳酸酯（DPC）水解產(chǎn)物之一遇氯化鐵溶液顯紫色，圖2為它的核磁共振氫譜圖，請(qǐng)寫出DPC的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：

 

．
（4）某電廠的粉煤灰含莫來石（主要成分為Al₆Si₂O₁₃、SiO₂）．將其和純堿在高溫下燒結(jié)，可制取NaAlSiO₄（霞石）、Na₂SiO₃和NaAlO₂，有關(guān)化學(xué)方程式（反應(yīng)條件均為高溫）為：
Al₆Si₂O₁₃+3Na₂CO₃═2NaAlSiO₄+4NaAlO₂+3CO₂↑
Al₆Si₂O₁₃+5Na₂CO₃═2Na₂SiO₃+6NaAlO₂+5CO₂↑
SiO₂+Na₂CO₃═Na₂SiO₃+CO₂↑
則用1mol Al₆Si₂O₁₃和4mol SiO₂通過以上反應(yīng)制得5mol NaAlO₂，共消耗Na₂CO₃為

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡建立的過程

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，利用已知化學(xué)反應(yīng)方程式乘以某個(gè)系數(shù)相加或相減，構(gòu)造出目標(biāo)化學(xué)反應(yīng)方程式，該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為已知化學(xué)反應(yīng)方程式的焓變乘以某個(gè)系數(shù)相加或相減得到；
（2）①平衡常數(shù)表達(dá)式是生成物濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積，固體和純液體不代入表達(dá)式；
②根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響分析△H的符號(hào)；平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)；
③甲醚作為燃料電池的原料．甲醚在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)電極書寫方法寫出電極反應(yīng)；
（3）以CO₂為原料合成的碳酸酯，這種碳酸酯（DPC）水解產(chǎn)物之一遇氯化鐵溶液顯紫色說明生成酚類物質(zhì)，圖2為它的核磁共振氫譜圖有三種峰，可知水解產(chǎn)生苯酚，而且酯的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的；
（4）根據(jù)物質(zhì)的用量和參加反應(yīng)的物質(zhì)來書寫化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）因蓋斯定律，不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的．兩式相加，可得
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=（a+b）kJ/mol
即：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=

a+b

2

kJ/mol 故答案為：

a+b

2

；
（2）①平衡常數(shù)表達(dá)式是生成物濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積，固體和純液體不代入表達(dá)式，所以K=

c(CH3OCH3)×c3(H2O)

c2(CO2)×c6(H2)

，故答案為：

c(CH3OCH3)×c3(H2O)

c2(CO2)×c6(H2)

；
②因?yàn)闇囟仍礁�，CO₂轉(zhuǎn)化率越小，則平衡逆移，所以該反應(yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，即△H＜0，K只受溫度影響，若溫度不變，減小投料比，則K不變，故答案為：＜；不變；
③甲醚作為燃料電池的原料．甲醚在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺，故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺；

（3）以CO₂為原料合成的碳酸酯，這種碳酸酯（DPC）水解產(chǎn)物之一遇氯化鐵溶液顯紫色說明生成酚類物質(zhì)，圖2為它的核磁共振氫譜圖有三種峰，可知水解產(chǎn)生苯酚，而且酯的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，這種酯為酚酯，故答案為：； 
（4）用1mol Al₆Si₂O₁₃和 4mol SiO₂制得5mol NaAlO₂、1mol NaAlSiO₄，可以得出反應(yīng)的方程式為：4SiO₂+Al₆Si₂O₁₃+8Na₂CO₃=5Na₂SiO₃+5NaAlO₂+8CO₂↑+NaAlSiO₄，故答案為：8．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用及熱化學(xué)方程式的書寫、影響平衡移動(dòng)及平衡常數(shù)的因素、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、原電池原理；側(cè)重于反應(yīng)原理的應(yīng)用的考查，題目難度中等，注意燃料電池中電解質(zhì)溶液的酸堿性對(duì)電極反應(yīng)的影響，以及化合物知識(shí)的相關(guān)計(jì)算題．