Question

【題目】過去五年，環(huán)保部向水污染、大氣污染宣戰(zhàn)，生態(tài)環(huán)境保護取得明顯成效。

Ⅰ．污水中硝酸鹽濃度過高，會誘發(fā)一些水體產(chǎn)生亞硝胺類的致癌物質(zhì)。

(1)在缺氧條件下,脫氮菌(反硝化菌)以甲醇作碳源，將NO3-還原成N2的過程如下：

反硝化作用過程：NO3-NO2-NON2ON2

階段①會生成CO2,請寫出此反應(yīng)的離子方程式：__________________;階段③生成的N2O是一種強溫室氣體，但卻可用作火箭燃料的氧化劑，,其優(yōu)點是___________________。

(2)Murphy等人通過調(diào)節(jié)溶液pH為10.25，利用鋁粉將NO3-轉(zhuǎn)變成N2,實現(xiàn)化學(xué)脫氮。

要轉(zhuǎn)化0.01molNO3-,需_________gAl。

Ⅱ．CO2和CH4均為溫室氣體，如何減少它們的排放、充分利用能源是當今社會的重要課題。

(3)二氧化碳經(jīng)催化氫化可轉(zhuǎn)化成綠色能源乙醇。已知：

①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H= -483.6 kJ·mol-1

②CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H=-1366.8kJ·mol-1

③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ·mol-1

則二氧化碳與氫氣轉(zhuǎn)化成乙醇和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：_________。

(4)CO2和CH4在催化劑作用下可轉(zhuǎn)化為合成氣(CO和H2)：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.3kJ·mol-1。向容積為1L的密閉容器中通入反應(yīng)物和生成物共5.25mol,在T℃時發(fā)生反應(yīng)，氣體體積分數(shù)及化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如下圖所示：

①T℃時，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______。向平衡體系中再加入CO2、CH4、H2和CO各0.5mol，平衡將_________移動(填“向左”、“向右”或“不”)。

②寫出一種既能加快化學(xué)反應(yīng)速率又能提高CH4轉(zhuǎn)化率的措施______________。

Answer 1

【答案】 3NO3-+CH3OH=3NO2-+CO2↑+2H2O 產(chǎn)物沒有污染 0.45 2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(l)+3H2O(l)△H=-348.0kJ·mol-1 64 向右 增大二氧化碳氣體的濃度或升高溫度

【解析】I.（1）本題考查氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，甲醇為還原劑，被氧化成CO2，NO3－為氧化劑，被還原成NO2－，根據(jù)化合價升降法進行配平，離子反應(yīng)方程式為3NO3－+CH3OH=3NO2－+CO2↑+2H2O；N2O在反應(yīng)過程中，轉(zhuǎn)化成N2，N2對環(huán)境無影響；（2）考查氧化還原反應(yīng)的計算，0.01×5=m(Al)×3/27，解得m(Al)=0.45g；II.（3）考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計算，CO2和H2反應(yīng)方程式為2CO2＋6H2→C2H6O＋3H2O，因此有①×3－②－③×6得出：2CO2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(l)+3H2O(l)△H=-348.0kJ·mol－1；（4）本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的計算、勒夏特列原理，①由圖1和圖2分析可知，起始時n(CO2)=1.5mol，n(CH4)=0.75mol，CO和H2只有一種存在且為3mol(因起始時刻v逆為0)，設(shè)達到平衡時CO2轉(zhuǎn)化量為xmol，

CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)

起始物質(zhì)的量： 1.5 0.75 3（或0） 0（或3）

變化物質(zhì)的量： x x 2x 2x

平衡物質(zhì)的量： 1.5－x 0.75－x 3＋2x(或2x) 2x(或3＋2x) 達到平衡時甲烷的體積分數(shù)為1/25，因此有(0.75－x)/(5.25＋2x)=1/25，解得x=0.25，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，K=64，再向容器中各加入0.5mol四種氣體，此時的濃度商為0.25<K，因此平衡向右進行；②根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和勒夏特列原理，措施為增大CO2氣體的濃度，因為正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此還可以升高溫度。