Question

火力發(fā)電廠釋放的燃煤廢氣中含有大量的氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環(huán)境污染．對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的．
（1）脫硝．利用甲烷催化還原NO_x，反應如下：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂=-1160kJ?mol^-1
在一定條件下，甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為：______．
（2）脫碳．將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為：
CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H₃
①在1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，在一定溫度下，進行上述反應．測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．

則0～10min內(nèi)，H₂的平均反應速率為______；達到平衡時，CO₂的轉化率為______；該溫度下該反應的 K=______．
②取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應，相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ（CH₃OH）與反應溫度T的關系曲線如圖所示，則上述反應的△H₃______0（填“＞”、“＜”或“=”）．

（3）脫硫．某種脫硫工藝是將廢氣經(jīng)處理后，與一定量的氨氣、空氣反應，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥．設燃煤廢氣中的SO₂、NO₂的物質(zhì)的量之比為1：1，則該反應的化學方程式為：______．
（4）硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH＜7，其原因是______（用離子方程式表示）．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，利用已知化學反應方程式乘以某個系數(shù)相加或相減，構造出目標化學反應方程式，該化學反應的焓變即為已知化學反應方程式的焓變乘以某個系數(shù)相加或相減得到．
（2）①先根據(jù)圖表，利用v=計算v（CO₂），再利用各物質(zhì)的反應速率之比等于計量數(shù)之比，確定v（H₂）；
CO₂的轉化率為α（CO₂）=×100%；
該溫度下該反應的K=；
②到達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應進行；
（3）根據(jù)氧化還原反應配平書寫化學反應方程式；
（4）硫酸銨和硝酸銨為強酸弱堿鹽，銨根離子水解．
解答：解：（1）因蓋斯定律，不管化學反應是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的．兩式相加，可得
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ/mol  
故答案為：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ/mol       
（2）①由圖可知，10min時，反應已經(jīng)達平衡，△c（CO₂）=1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，所以，
10min內(nèi)，v（CO₂）===0.075mol/（L?min），反應速率之比等于計量數(shù)之比，
故v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min）；
CO₂的轉化率為α（CO₂）=×100%=×100%=75%；
平衡時，各組分的濃度分別為：c（CO₂）_平衡=0.25mol/L，c（H₂）_平衡=-3×0.75mol/L=0.75mol/L，
c（H₂O）_平衡=c（CH₃OH）_平衡=0.75mol/L，
該溫度下該反應的K===16/3，
故答案為：0.225mol/（L?min）；0.75；16/3
②由圖可知最高點反應到達平衡，達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應進行，升高溫度平衡吸熱方向進行，逆反應為吸熱反應，則正反應為放熱反應，即△H₃＜0．
故答案為：＜
（3）反應方程式為12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃
故答案為：12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃
（4）硫酸銨和硝酸銨為強酸弱堿鹽，銨根離子水解NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺，溶液呈酸性．
故答案為：NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺
點評：本題從多個角度對化石燃料進行了全面的考查，培養(yǎng)了學生分析問題解決問題的能力．