工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NO
x)、CO
2、SO
2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝:
已知:H
2的燃烧热为285.8kJ·mol
-1N
2(g)+2O
2(g)=2NO
2(g) ΔH=+133kJ·mol
-1H
2O(g)=H
2O(l) ΔH=-44kJ·mol
-1催化剂存在下,H
2还原NO
2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为:____________。
Ⅱ.脱碳:
(1)向2L密闭容器中加入2molCO
2和6molH
2,在适当的催化剂作用下,发生反应:
CO
2(g)+3H
2(g)

CH
3OH(l)+H
2O(l)
①该反应自发进行的条件是_____________(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。(填字母)
a.混合气体的平均式量保持不变 b.CO
2和H
2的体积分数保持不变
c.CO
2和H
2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变
e.1molCO
2生成的同时有3mol H—H键断裂
③CO
2的浓度随时间(0~t
2)变化如下图所示,在t
2时将容器容积缩小一倍,t
3时达到平衡,t
4时降低温度,t
5时达到平衡,请画出t
2~t
6 CO
2浓度随时间的变化。_____________

⑵改变温度,使反应CO
2(g)+3H
2(g)

CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH﹤0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(T
1℃、2L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
| 反应时间
| CO2(mol)
| H2(mol)
| CH3OH(mol)
| H2O(mol)
|
反应Ⅰ:恒温恒容
| 0min
| 2
| 6
| 0
| 0
|
10min
|
| 4.5
|
|
|
20min
| 1
|
|
|
|
30min
|
|
| 1
|
|
反应Ⅱ:绝热恒容
| 0min
| 0
| 0
| 2
| 2
|
①达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数K(I)______ K(II)(填“﹥”“﹤”或“=”下同);平衡时CH
3OH的浓度c(I)____ c(II)。
②对反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH
3OH)=_______ 。在其他条件不变的情况下,若30min时只改变温度T
2℃,此时H
2的物质的量为3.2mol,则T
1___T
2(填“>”、“<”或“=”)。若30min时只向容器中再充入1molCO
2(g)和1molH
2O(g),则平衡_____移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
⑶利用人工光合作用可将CO
2转化为甲酸,反应原理为2CO
2+2H
2O=2HCOOH+O
2,
装置如图所示:

①电极2的电极反应式是____________;
②在标准状况下,当电极2室有11.2L CO
2反应。 理论上电极1室液体质量_____(填“增加”或“减少”______g。