工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物\(\rm{(NO_{x})}\)、\(\rm{CO_{2}}\)、\(\rm{SO_{2}}\)等气体,严重污染空气\(\rm{.}\)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\(\rm{.}\)脱硝:
已知:\(\rm{H_{2}}\)的燃烧热为\(\rm{285.8kJ⋅mol^{-1}}\)
\(\rm{N_{2}(g)+2O_{2}(g)═2NO_{2}(g)\triangle H=+133kJ⋅mol^{-1}}\)
\(\rm{H_{2}O(g)═H_{2}O(l)\triangle H=-44kJ⋅mol^{-1}}\)
催化剂存在下,\(\rm{H_{2}}\)还原\(\rm{NO_{2}}\)生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为: ______ .
Ⅱ\(\rm{.}\)脱碳:
\(\rm{(1)}\)向\(\rm{2L}\)密闭容器中加入\(\rm{2molCO_{2}}\)和\(\rm{6molH_{2}}\),在适当的催化剂作用下,发生反应:\(\rm{CO_{2}(g)+3H_{2}(g)⇌CH_{3}OH(l)+H_{2}O(l)}\)
\(\rm{①}\)该反应自发进行的条件是 ______ \(\rm{(}\)填“低温”、“高温”或“任意温度”\(\rm{)}\)
\(\rm{②}\)下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 ______ \(\rm{.(}\)填字母\(\rm{)}\)
\(\rm{a.}\)混合气体的平均式量保持不变 \(\rm{b.CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)的体积分数保持不变
\(\rm{c.CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)的转化率相等 \(\rm{d.}\)混合气体的密度保持不变
\(\rm{e.1molCO_{2}}\)生成的同时有\(\rm{3mol}\) \(\rm{H-H}\)键断裂
\(\rm{③CO_{2}}\)的浓度随时间\(\rm{(0~t_{2})}\)变化如图\(\rm{1}\)所示,在\(\rm{t_{2}}\)时将容器容积缩小一倍,\(\rm{t_{3}}\)时达到平衡,\(\rm{t_{4}}\)时降低温度,\(\rm{t_{5}}\)时达到平衡,请画出\(\rm{t_{2}~t_{6}CO_{2}}\)浓度随时间的变化.
\(\rm{(2)}\)改变温度,使反应\(\rm{CO_{2}(g)+3H_{2}(g)⇌CH_{3}OH(g)+H_{2}O(g)\triangle H < 0}\)中的所有物质都为气态\(\rm{.}\)起始温度、体积相同\(\rm{(T_{1}℃}\)、\(\rm{2L}\)密闭容器\(\rm{).}\)反应过程中部分数据见表:
| 反应时间 | \(\rm{CO_{2}(mol)}\) | \(\rm{H_{2}(mol)}\) | \(\rm{CH_{3}OH(mol)}\) | \(\rm{H_{2}O(mol)}\) |
反应Ⅰ:恒温恒容 | \(\rm{0min}\) | \(\rm{2}\) | \(\rm{6}\) | \(\rm{0}\) | \(\rm{0}\) |
\(\rm{10min}\) | | \(\rm{4.5}\) | | |
\(\rm{20min}\) | \(\rm{1}\) | | | |
\(\rm{30min}\) | | | \(\rm{1}\) | |
反应Ⅱ:绝热恒容 | \(\rm{0min}\) | \(\rm{0}\) | \(\rm{0}\) | \(\rm{2}\) | \(\rm{2}\) |
\(\rm{①}\)达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数\(\rm{K(I)}\) ______ \(\rm{K(II)(}\)填“\(\rm{ > }\)”“\(\rm{ < }\)”或“\(\rm{=}\)”下同\(\rm{)}\);平衡时\(\rm{CH_{3}OH}\)的浓度\(\rm{c(I)}\) ______ \(\rm{c(II)}\).
\(\rm{②}\)对反应Ⅰ,前\(\rm{10min}\)内的平均反应速率\(\rm{v(CH_{3}OH)=}\) ______ \(\rm{.}\)在其他条件不变的情况下,若\(\rm{30min}\)时只改变温度\(\rm{T_{2}℃}\),此时\(\rm{H_{2}}\)的物质的量为\(\rm{3.2mol}\),则\(\rm{T_{1}}\) ______ \(\rm{T_{2}(}\)填“\(\rm{ > }\)”、“\(\rm{ < }\)”或“\(\rm{=}\)”\(\rm{).}\)若\(\rm{30min}\)时只向容器中再充入\(\rm{1molCO_{2}(g)}\)和\(\rm{1molH_{2}O(g)}\),则平衡 ______ 移动\(\rm{(}\)填“正向”“逆向”或“不”\(\rm{)}\).
\(\rm{(3)}\)利用人工光合作用可将\(\rm{CO_{2}}\)转化为甲酸,反应原理为\(\rm{2CO_{2}+2H_{2}O═2HCOOH+O_{2}}\),装置如图所示:
\(\rm{①}\)电极\(\rm{2}\)的电极反应式是 ______ ;
\(\rm{②}\)在标准状况下,当电极\(\rm{2}\)室有\(\rm{11.2L}\) \(\rm{CO_{2}}\)反应\(\rm{.}\) 理论上电极\(\rm{1}\)室液体质量 ______ \(\rm{(}\)填“增加”或“减少” ______ \(\rm{g.}\)