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考點四十二 非水燃料電池 1．鋰-空氣電池原理模型如圖所示，下列說法不正確的是 A． 電池正極可以吸附空氣中氧氣作為氧化劑 B． 正極反應為2Li+ + O2 + 2e- Li2O2 C． 電解質能傳遞鋰離子和電子，不可以用水溶液 D． 負極反應Li - e-=Li+ 【答案】C 2．有報道稱以硼氫化鈉（NaBH4，強還原劑）和H2O2作原料的燃料電池，可用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如右圖所示。下列說法錯誤的是（ ） A． 電極b作正極，發(fā)生還原反應 B． 該電池的負極反應為：BH4－＋8OH－－8e－＝BO2－＋6H2O C． 每消耗3 mol H2O2，轉移的電子為3 mol D． 不考慮能量損耗，當有1mol H2O2參加反應時，即有2 mol Na+從a極區(qū)移向b極區(qū) 【答案】C 3．一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是 A． 反應CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4轉移8mol電子 B． 電池工作時，CO32-向電極A移動 C． 電極A上只有H2參與電極反應，反應式為H2+2OH--2e-=2H2O D． 電極B上發(fā)生的電極反應為O2+4e-=2O2- 【答案】B 【解析】A．CH4→CO，化合價由-4價→+2價，上升6價，則1molCH4參加反應共轉移6mol電子，A錯誤；B．通氧氣的一極為正極，則B為正極，A為負極，原電池中陰離子向負極移動，A為負極，所以CO32-向電極A移動，B正確；C．通氧氣的一極為正極，則B為正極，A為負極，負極上CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，電極A反應為：H2+CO+2CO32--4e-=H2O+3CO2，C錯誤；D．B電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應O2+2CO2+4e-＝2CO32-，D錯誤。 4．“直接煤燃料電池”能夠將煤中的化學能高效、清潔地轉化為電能，下圖是用固體氧化物作 “直接煤燃料電池”的電解質。有關說法正確的是 A． 電極b為電池的負極 B． 電池反應為：C + CO2 = 2CO C． 電子由電極a沿導線流向b D． 煤燃料電池比煤直接燃燒發(fā)電能量利用率低 【答案】C 5．如圖所示是一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質的新型燃料電池。該固體氧化物電解質的工作溫度高達700 -900℃時，O2-可在該固體氧化物電解質中自由移動，反應生成物均為無毒無害的物質。下列說法正確的是 A． 電池內的O2-由電極乙移向電極甲 B． 電池總反應為N2H4+2O2= 2NO+2H2O C． 當甲電極上有l(wèi)mol N2H4消耗時，乙電極上有22.4LO2參與反應 D． 電池外電路的電子由電極乙移向電極甲 【答案】A 【解析】A、在原電池內部，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，該裝置中電極甲為負極，電極乙為正極，所以O2-由電極乙移向電極甲，故A正確；B、電池的總反應為N2H4+O2= N2+2H2O，故B錯誤；C、當甲電極上有l(wèi)mol N2H4消耗時，轉移4mol電子，根據電子轉移守恒，則乙電極上有l(wèi)molO2參與反應，在標準狀況下O2的體積為22.4L，但題目沒有指明條件，故C錯誤；D、在外電路中，電子由負極（甲）移向正極（乙），故D錯誤。 6．某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質、以CH4為燃料時，該電池工作原理見如圖。下列說法正確的是（ ） A． 此電池在常溫時也能工作 B． 正極電極反應式為：O2+2CO2-4e﹣=2CO32﹣ C． CO32﹣向正極移動 D． a為CH4，b為O2 【答案】D 7．以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是 A． 放電時，正極反應為Fe[Fe(CN)6]＋2Na+＋2e－＝Na2Fe[Fe(CN)6] B． 充電時，Mo（鉬）箔接電源的負極 C． 充電時，Na+通過交換膜從左室移向右室 D． 外電路中通過0.2mol電子的電量時，負極質量變化為2.4g 【答案】B 【解析】A、根據工作原理，Mg作負極，Mo作正極，正極反應式為Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]，故A正確；B、充電時，電池的負極接電源的負極，電池的正極接電源的正極，即Mo箔接電源的正極，故B說法錯誤；C、充電時，屬于電解，根據電解原理，Na＋應從左室移向右室，故C說法正確；D、負極上應是2Mg－4e－＋2Cl－=[Mg2Cl2]2＋，通過0.2mol電子時，消耗0.1molMg，質量減少2.4g，故D說法正確。 8．如圖是NO2和O2形成的原電池裝置。下列說法不正確的是 A． 石墨Ⅱ做正極,O2發(fā)生還原反應 B． 該電池放電時NO3-從右側向左側遷移 C． 當消耗1mol NO2時，電解質中轉移1mol e D． 石墨Ⅰ附近發(fā)生的反應為NO2+NO3--e-=N2O5 【答案】C 9．新華網報道，我國固體氧化物燃料電池技術研發(fā)取得新突破。科學家利用該技術實現了H2S廢氣資源回收利用并獲得能量，原理如圖所示。下列說法正確的是（ ） A． 電極b為電池負極 B． 電極a上的電極反應： 2H2S+2O2--4e-=S2+2H2O C． 電極b上的電極反應： O2+4e-+4H+=2H2O D． 電路中每流過4mol電子，正極消耗44.8LH2S 【答案】B 10．鈉-氯化鎳電池以 β-Al2O3(Al2O3?x Na2O)作為固體電解質構成的一種新型電池(2Na+NiCl2Ni+2NaCl ), 其結構如圖所示。下列關于該電池的敘述錯誤的是 A． 放電時 NaCl在熔融電解質中生成 B． 充電時陰極反應: Na+ + e- ═ Na C． 氯離子通過β-Al2O3(s)在兩電極間移動 D． 如果電池過度放電, AlCl4-可能被還原 【答案】C 【解析】鈉離子向正極移動、氯離子向負極移動，所以放電時 NaCl在熔融電解質中生成，故A正確；陰極發(fā)生還原反應，充電時陰極反應: Na+ + e- ═ Na，故B正確；氯離子通過β-Al2O3(s)向負極移動，故C錯誤；如果電池過度放電, AlCl4-可能被還原為Al，故D正確。 11．電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，即保持污水的pH在5.0~6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3膠體，Fe(OH)3膠體具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下來，起到凈水的作用，其原理如圖所示。下列說法正確的是 A． 石墨電極上發(fā)生氧化反應 B． 通甲烷的電極反應式：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O C． 通空氣的電極反應式為O2+4e-=2O2- D． 甲烷燃料電池中CO32-向空氣一極移動 【答案】B 【解析】A、根據甲烷燃燒時化合價的變化情況，可知甲烷中的C元素化合價升高，失去電子，甲烷在負極發(fā)生氧化反應，與之相連接的石墨為陰極，發(fā)生還原反應，所以A錯誤；B、以熔融的碳酸鹽為電解質，則通甲烷的負極反應為CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，所以B正確；C、由裝置圖所含信息可知，通空氣的正極反應式為O2+2CO2+4e-=2CO32-，所以C錯誤；D、在電池內部，陰離子向負極移動，所以甲烷燃料電池中CO32-向通甲烷的負極移動，故D錯誤。 12．利用“Na－CO2”電池將CO2變廢為寶。我國科研人員研制出的可充電“Na－CO2”電池，以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，放電反應方程式為4Na＋3CO2＝2Na2CO3＋C。放電時該電池“吸入”CO2，其工作原理如圖3所示，下列說法中錯誤的是（ ） A． 電流流向為：MWCNT→導線→鈉箔 B． 放電時，正極的電極反應式為 3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋C C． 原兩電極質量相等，若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面，當轉移0.2 mole－時，兩極的質量差為11.2g D． 選用髙氯酸鈉-四甘醇二甲醚做電解液的優(yōu)點是導電性好，與金屬鈉不反應，難揮發(fā) 【答案】C 13．一種Cu- Li可充電電池的工作原理如圖所示，其中非水系電解液和水系電解液被鋰離子固體電解質陶瓷片( LISICON)隔開。下列說法正確的是( ) A． 陶瓷片允許水分子通過 B． 電池放電時，N極發(fā)生氧化反應 C． 電池充電時，陰極反應為Li++e-=Li D． 電池充電時，接線柱B應與外接直流電源的負極相連 【答案】C 14．熔融碳酸鹽燃料電池(Molen Cathomale Fuel Cell)簡稱MCFC，具有高發(fā)電效率。工作原理示意圖如圖。下列說法正確的是 A． 電極M 為負極，K+、Na+移向M B． 電池工作時，熔融鹽中CO32-物質的量增大 C． A 為CO2，正極的電極反應為：O2+4e-+2CO2= 2CO32- D． 若用MCFC給鉛蓄電池充電，電極N接Pb極 【答案】C 15．鋅-鈰液流電池體系作為氧化還原液流電池中的新生一代,有著諸多的優(yōu)勢，如開路電位高、污染小等。鋅-鈰液流電池放電時的工作原理如圖所示,其中，電極為惰性材料,不參與電極反應。下列有關說法正確的是 A． 放電時，電池的總反應式為2Ce4++Zn=Zn2++2Ce3+ B． 充電時，a極發(fā)生氧化反應，b極發(fā)生還原反應 C． 充電時,當電路中通過0.1mol電子時,b極增加14g D． 選擇性離子膜為陰離子交換膜，能阻止陽離子通過 【答案】A 【解析】A. 放電時，負極反應式為Zn-2e-= Zn2+，正極反應式為2Ce4+ +2e -=2Ce3+，故電池的總反應式為2Ce4++Zn=Zn2++2Ce3+，故A正確；B. 充電時，a極為陰極，發(fā)生含有反應，b極為陽極，發(fā)生氧化反應，故B錯誤；C. 充電時，當電路中通過0.1mol電子時，b極生成了0.1mol Ce4+，Ce4+不在b極上析出，故C錯誤；D.充電和放電過程中，正極電解液與負極電解液不能混合，加入的H+起平衡電荷的作用，故為質子交換膜，故D錯誤；故選A。 16．某手機電池采用了石墨烯電池，可充電5分鐘，通話2小時。一種石墨烯鋰硫電池(2Li+S8=Li2S8)工作原理示意圖如圖。下列有關該電池說法不正確的是 A． 金屬鋰是所有金屬中比能量最高的電極材料 B． 充電時A電極為陰極，發(fā)生還原反應 C． 充電時B電極的反應:Li2S8-2e-=2Li++S8 D． 手機使用時電子從A電極經過手機電路版流向B電極，再經過電池電解質流回A電極 【答案】D 17．某科研機構以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池另一極為金屬鋰和石墨的復合材料，電解質只傳導鋰離子，通過在寶溫條件下對鋰離于電池進行循環(huán)充放電，成功實現了對磁性的可逆調控(見圖)。下列說法正確的是 A． 電解質可以用Li2SO4溶液 B． 充電時，Fe作為陰極，電池不被磁鐵吸引 C． 放電時，正極反應 為Fe2O3+6Li++6e-==2Fe+3Li2O D． 充電時，陰極反應為: Li2O +2e-==2Li+O2- 【答案】C 【解析】A. 電極鋰是活潑金屬能與水反應，故電解質不可以用Li2SO4溶液，選項A錯誤；B. 充電時，Fe作為陽極，電池被磁鐵吸引，失電子后產生氧化鐵不被磁鐵吸引而斷開，選項B錯誤；C. 放電時，正極Fe2O3得電子產生鐵，反應 為Fe2O3+6Li++6e-==2Fe+3Li2O，選項C正確；D. 充電時，陰極反應為:３Li2O +２Fe３＋＋６e-==６Li+ Fe2O3，選項D錯誤。 18．以熔融Na2CO3為電解質，H2和CO混合氣為燃料的電池原理如圖所示。下列說法正確的是（ ） A． b是電池的負極 B． 該電池使用過程中需補充Na2CO3 C． a、b兩級消耗氣體的物質的量之比為2:1 D． 電極a上每消耗22.4L原料氣體，電池中轉移電子數約為2NA 【答案】C 19．2009年，美國麻省理工學院的唐納德撒多維教授領導的小組研制出一種鎂一銻液態(tài)金屬儲能電池。該電池工作溫度為700攝氏度，其工作原理如圖所示: 該電池所用液體密度不同，在重力作用下分為三層，充放電時中間層熔融鹽的組成及濃度不變。下列說法正確的是 A． 該電池放電時，正極反應式為Mg2+-2e-=Mg B． 該電池放電時，Mg(液)層生成MgCl2，質量變大 C． 該電池充電時，Mg-Sb(液)層中Mg發(fā)生氧化反應 D． 該電池充電時，熔融鹽中的Cl-進入Mg-Sb(液)層 【答案】C 【解析】試題分析：由圖中電子的流向可知，Mg為負極。因為是儲能電池，所以該電池可以放電也可以由此充電。放電時鎂被氧化為鎂離子，所以充電時，鎂離子被還原為鎂。A. 該電池放電時，正極反應式為Mg2++2e-=Mg，A不正確；B. 該電池放電時，Mg(液)層生成Mg2+進入熔融鹽中，質量變小，B不正確；C. 該電池充電時，Mg-Sb(液)層中Mg發(fā)生氧化反應，C正確；D. 該電池充電時，熔融鹽中的Cl-不進入Mg-Sb(液)層，而是Mg2+進入熔融鹽中，D不正確。 20．鋰一銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復雜的銅腐蝕“現象”產生電力，其中放電過程為2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-，下列說法不正確的是 A． 該電池負極不能用水溶液作為電解質 B． 放電時，Li+透過固體電解質向Cu極移動 C． 通空氣時銅被腐蝕，表面產生Cu2O D． 放電時，正極的電極反應式為：O2+2H2O+4e-═4OH- 【答案】D 21．已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ?mol-1，如圖為質子膜H2S燃料電池的示意圖。下列說法正確的是 A． 電極a上發(fā)生的電極反應式為：H2S - 2e- = S+2H+ B． 電池工作時，電流從電極b經過負載流向電極a C． 電路中每流過1 mol電子，電池內部釋放158 kJ的熱能 D． 每11.2 LH2S參與反應，有1 mol H+經固體電解質膜進入正極區(qū) 【答案】B 22．（1）地下鋼管連接鎂塊是金屬防腐措施中的________________________法。 （2）鉛及其化合物可用于蓄電池，耐酸設備及X射線防護材料等。回答下列問題： ①鉛是碳的同族元素，比碳多4個電子層。鉛在元素周期表的位置為_______________________；鉛的最高價氧化物對應水化物的酸性比碳酸的_______(填“強”或“弱”)。 ②PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體，反應的化學方程式為___________________________。 ③鉛蓄電池放電時的正極反應式為__________________________________________ ，當電路中有2mol電子轉移時，理論上兩電極質量變化的差為_______ g。 （3）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見下圖，石墨Ⅰ為電池的________極；該電池在使用過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，其電極反應式為__________________。 【答案】 犧牲陽極的陰極保護法 第六周期第IVA 族 弱 PbO2 + 4HCl(濃)= PbCl2 + Cl2 ↑+ 2H2O PbO2 + 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O 32 負 NO2 – e- + NO3- = N2O5 23．消除氮氧化物（主要為NO和NO2)污染是“藍天計劃”的重要內容之一。 （1）甲烷還原方法是在催化劑作用下可消除氮氧化物（主要為NO和NO2)污染， NO、O2和CH4的混合物反應體系主要發(fā)生如下反應： 2NO(g) + O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ?mol-1 ① CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (g) ΔH＝－802. 3 kJ?mol-1 ② CH4(g) + 4NO(g)2N2(g) + CO2(g) + 2H2O (g) ΔH＝－1160 kJ?mol-1 ③ ① 則反應CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O (g) 的ΔH＝ ______。 ② 反應CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (l) ΔH＝－a kJ?mol-1，則a ____ 802. 3（填“＞”、“＜”或“＝”）。 ③ 在一定溫度下，提高反應③中NO 轉化率可采取的措施是 _____。 （2）利用電化學裝置可消除氮氧化物污染，變廢為寶。 ① 圖Ⅰ裝置實現的能量轉化形式是_____。石墨Ⅱ電極上發(fā)生的電極反應方程式為_____。相同條件下，放電過程中消耗的NO2和O2的體積比為_____。 ② 圖Ⅱ為電解NO制備NH4NO3的裝置。該裝置中陽極的電極反應式為_____。“反應室”中發(fā)生反應的離子方程式為_____。 【答案】 -868.15kJmol-1 > 增大CH4濃度或移走生成物 化學能轉化為電能 O2+4e－+2N2O5＝4NO3－ 4:1 NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+ NH3+H+＝NH4+ 因此，本題正確答案為： -868.15kJmol-1； > ； 增大CH4濃度或移走生成物； （2）圖Ⅰ裝置為燃料電池，化學能轉化為電能，負極上通入NO2，正極上通入O2，根據電解質知，負極電極反應式為NO2-e-+NO3-═N2O5，石墨Ⅱ電極為正極，電極反應式為O2+2N2O5+4e-═4NO3-，放電過程中兩電極電子守恒，由兩電極反應式可知：消耗的NO2和O2的體積比為4:1； 圖Ⅱ為電解裝置。陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式為NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+。陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為NO+5e－+6H+＝NH4++H2O，“反應室”中發(fā)生反應的離子方程式為NH3+H+＝NH4+。 因此，本題正確答案為：化學能轉化為電能； O2+4e－+2N2O5＝4NO3－； 4:1 ； NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+ ； NH3+H+＝NH4+。 24．研究大氣中含硫化合物(主要是H2S和SO2)的轉化具有重要意義。 (1)H2S資源化利用途徑之一是回收能量并得到單質硫，如圖為質子膜H2S燃料電池的示意圖。 ①電極a為電池的_______極，電極b上發(fā)生的電極反應為：______________________。 ②每17gH2S參與反應，有_____mol H+經質子膜進入_____極區(qū)。 (2)低濃度SO2廢氣的處理是工業(yè)難題，目前常用的方法如下： ①Na2SO3溶液吸收SO2的化學方程式是____________________________________。 ②如果用含等物質的量溶質的下列各溶液分別吸收SO2，則理論吸收量最多的是（____） A．Na2SO3 B．Na2S C．Ba(NO3)2 D．酸性KMnO4 【答案】 負 O2+4H++4e－= 2H2O 1 正 Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 c 【解析】分析：(1)根據2H2S（g）+O2（g）═S2（s）+2H2O反應，得出負極H2S失電子發(fā)生氧化反應，正極O2得電子發(fā)生還原反應，據此分析解答；（2）①依據PH和離子積常數計算溶液中氫氧根離子濃度結合鈉離子濃度計算比值；②依據溶液中質子守恒分析書寫離子濃度關系。 25．汽車尾氣中含有CO、NO等有害氣體。 （1）汽車尾氣中NO生成過程的能量變化示意圖如下： 該條件下，1mol N2和1molO2完全反應生成NO，會_______________（填“吸收”或“放出”）________kJ能量。 （2）通過NO傳感器可監(jiān)測汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如下圖所示： ①NiO電極上發(fā)生的是_______________反應（填“氧化”或“還原”）。 ②外電路中，電子的流動方向是從_______電極流向______電極（填“NiO”或“Pt”）；Pt電極上的電極反應式為_______________。 （3）一種新型催化劑能使NO和CO發(fā)生反應：2NO＋2CO 2CO2＋N2。已知增大催化劑的比表面積可提高該反應速率。為了驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下表中。 實驗 編號 t（℃） NO初始濃度 （mol/L） CO初始濃度 （mol/L） 催化劑的比表面積（m2/g） Ⅰ 280 1.2010－3 5.8010－3 82 Ⅱ 280 1.2010－3 B 124 Ⅲ 350 A 5.8010－3 82 ①請把表中數據補充完整：A_______________；B_______________。 ②能驗證溫度對化學反應速率影響規(guī)律的是實驗_______________（填實驗序號）。 ③實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中，NO的物質的量濃度c（NO）隨時間t的變化曲線如下圖所示，其中表示實驗Ⅱ的是曲線_________（填“甲”或“乙”）。 【答案】 吸收 183 氧化 NiO Pt O2＋4e－＝2O2－ 1.2010－3 5.8010－3 實驗Ⅰ和實驗Ⅲ 乙 動無影響，則平衡不移動，但Ⅱ的速率大，則Ⅱ先達到化學平衡，其中表示實驗Ⅱ的是曲線乙。 26．請運用化學反應原理的相關知識研究碳及其化合物的性質。 (1)工業(yè)上可利用CO或CO2來制備清潔液體燃料甲醇。已知: 800℃時 反應①:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ/mol 反應②:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) △H=+41.2kJ/mol (1)寫出用CO2與H2反應制備甲醇的熱化學方程式___________________________________。 (2)對于反應①，在體積一定的密閉容器中按物質的量之比1:2充入CO和H2，測得平衡混合物中CH3OH的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化如圖1所示。據此判斷 ①壓強P1_____P2(填“>”“<”或“=”，下同) ②平衡常數K(狀態(tài)C)_____K(狀態(tài)D) ③反應速率:V逆(狀態(tài)A)_____V逆(狀態(tài)B) (3)對于反應②，在體積一定的密閉容器中加入一定量的H2和CO。進行反應。下列說法正確的是______。 A．若該反應在恒容，絕熱的容器中進行，當容器中壓強保持不變時表明反應達到平衡狀態(tài) B．該反應達到平衡時，向平衡體系中充入一定量的氦氣，平衡可能發(fā)生移動 C．恒溫恒容條件下，若改變反應物的投入量，△H的值不發(fā)生變化 D．恒溫恒容條件下，若投入氣體的總量保持不變，設起始投料比[n(H2)/n(CO2)]=X，當X=2或1/2時，H2O的體積分數不變。 (4)利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉化為CH4和O2。紫外線照射時，在不同催化劑(I、II、III)作用下，CH4產量隨光照時間的變化如下圖2所示，在0-15h內，對反應催化效果最好的催化劑是____________(填序號)。 (5)一種新利CO燃料電池工作原理如上圖3所示，該電池負極電極反應式為______________，電極A處產生的CO2有部分參與循環(huán)利用，其利用率為______________________。 【答案】 CO2 (g) + 3H2 (g) CH3OH (g) +H2O (g)△H=-49.6kJ/mol > = < A C D II CO+ CO32--2e-=2CO2 50% 27．運用化學反應原理研究碳、氮的單質及其化合物的反應對緩解環(huán)境污染、能源危機具有重要意義。 (1) 用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的 活性炭和NO，發(fā)生 反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol。 在T1℃時，反應進行到不同時間(min) 測得各物質的濃度(mol/L) 如下： 濃度 時間 0 10 20 30 40 50 NO 1.00 0.68 0.50 0.50 0.60 0.60 N2 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30 CO2 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30 ①30min 后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是________(填字母編號) a.通入一定量的NO b.加入定量的活性炭 c.加入合適的催化劑 d.適當縮小容器的體積 ② 若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3: 1: 1，則Q_____ 0 (填“>”或“<”<)。 (2) 某研究小組在實驗室用某新型催化劑對CO、NO催化轉化進行研究，則得NO轉化為N2的轉化率隨溫度、CO混存量的變化情況如下圖所示，利用以下反應：NO+CON2+CO2( 有CO) 2NON2+ O2 (無CO) ①若不使用CO，溫度超過775℃，發(fā)現NO的分解率降低，其可能的原因為: __________；在n(NO)/n(CO)= 1的條件下，應控制最佳溫度在_______左右。 ②用CxHy(烴)催化還原NOx也可消除氮氧化物的污染，寫出C2H6與NO2發(fā)生反應的化學方程式_________________。 ③以NO2、O2 熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如下圖所示，在使用過程中石墨I電極反應生成一種氧化物Y，則該電極反應式為__________________。 (3) 天然氣的一個重要用途是制取氫氣，其原理如下： 已知:① 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1 ②CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2 ③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3 1)科學家提出一種利用天然氣制備氫氣的方法: CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=_____ 2)這種方法的推廣與使用，不僅實現資源綜合利用，而且還能解決環(huán)境問題是_________。 【答案】 ad ＜ 該反應是放熱反應，升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行 870℃ (850℃到900℃之間都可以) 4C2H6+ 14NO28CO2+7N2+12H2O NO2+ NO3--e-=N2O5 △H=△H2-△H1-△H3 減少溫室氣體排放，緩解溫室效應 是：該反應是放熱反應，升高溫度更有利于反應向逆反應方向進行。根據圖像當n（NO）/n（CO）=1時，870℃左右NO的轉化率最大，所以應控制的最佳溫度在870℃左右。 ②烴催化還原NOx可消除氮氧化物的污染，氮氧化物被還原為N2，則烴轉化成CO2和H2O，C2H6與NO2反應的化學方程式為4C2H6+14NO28CO2+12H2O+7N2。 ③石墨II通入O2，石墨II為正極，石墨I為負極，Y是一種氧化物，NO2發(fā)生氧化反應生成Y，Y為N2O5，電極反應式為NO2-e-+NO3-=N2O5。 （3）應用蓋斯定律，將②-①-③得，CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）ΔH=ΔH2-ΔH1-ΔH3。這種方法的推廣與使用，不僅實現資源綜合利用，而且還能解決的環(huán)境問題是：減少溫室氣體的排放，緩解溫室效應。