Question

(14分)加大對煤燃燒產生的廢氣、廢渣的處理已刻不容緩。
（1） 對燃煤的廢氣進行脫硝處理時，可利用甲烷催化還原氮氧化物，如：
CH₄(g)＋4NO₂(g)===4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝a kJ·mol^－1
CH₄(g)＋4NO(g)===2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝b kJ·mol^－1
則反應CH₄(g)＋2NO₂(g)===N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)的ΔH＝________ kJ·mol^－1(用含a、b的代數式表示)。
（2） 將燃煤廢氣中的CO₂轉化為二甲醚的反應原理為：

2CO₂(g)＋6H₂(g) CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(g)；ΔH
① 該反應平衡常數表達式為K＝________。
② 已知在某壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO₂的轉化率如右圖所示。該反應的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。若溫度不變，減小反應投料比[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快，效率高等優點，若電解質為酸性，二甲醚燃料電池的負極反應為____________________________。

（3） 以CO₂為原料合成的碳酸酯(僅含碳、氫、氧三種元素)是用途廣泛的化學品，某種碳酸酯(DPC)水解產物之一遇氯化鐵溶液顯紫色，右圖為它的核磁共振氫譜圖，請寫出DPC的結構簡式：____________。
（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，可制取NaAlSiO₄(霞石)、Na₂SiO₃和NaAlO₂，有關化學方程式(反應條件均為高溫)為：
Al₆Si₂O₁₃＋3Na₂CO₃===2NaAlSiO₄＋4NaAlO₂＋3CO₂↑
Al₆Si₂O₁₃＋5Na₂CO₃===2Na₂SiO₃＋6NaAlO₂＋5CO₂↑
SiO₂＋Na₂CO₃===Na₂SiO₃＋CO₂↑
則用1 mol Al₆Si₂O₁₃和4 mol SiO₂通過以上反應制得5 mol NaAlO₂，共消耗Na₂CO₃為________mol。

Answer 1

（1） (a＋b)/2
（2） ① [c(CH₃OCH₃)×c³(H₂O)]/[c²(CO₂)×c⁶(H₂)]�、� <　不變
③ CH₃OCH₃－12e^－＋3H₂O===2CO₂＋12H^＋
（3）  
（4） 8

試題分析：（1）方程式（1+2）÷2得到對應方程式，焓變同方程式，ΔH＝(a＋b)/2 kJ·mol^－1（2）由圖可知，溫度高CO₂轉化率低，平衡逆向移動，反應放熱；平衡常數只與溫度有關，溫度不變，k不變；負極是二甲醚失去電子，轉移電子數可以根據化合價確定；（3）根據信息確定形成酯的酸為碳酸，提共羥基的為酚，產物只有3中不同化學環境的氫且比值為2：2：1，由此確定為；（4）反應中SiO₂消耗Na₂CO₃，Al₆Si₂O₁₃與Na₂CO₃發生兩個反應，根據 反應物和產物列方程組解題，
設第1、2反應分別消耗Al₆Si₂O₁₃的物質的量為x、y，則有
X+y=1
4x+6y=5
解得x=y=0．5mol
故共消耗Na₂CO₃為0．5×3+0．5×5+4=8mol