Question

火力發(fā)電廠釋放出的大量氧化物（NO_x）、SO₂、CO₂會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染．對(duì)這些廢氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫處理，可達(dá)到節(jié)能減排、廢物利用等目的．
（1）脫硝
利用甲烷催化還原NO_x：
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
甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）脫碳
CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃
①將CO₂和H₂的混合氣體分成A、B、C、D、E五等份，將它們分別充入溫度不同、容積相同的恒容容器中發(fā)生上述反應(yīng)．反應(yīng)相同時(shí)間后，測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)Ф（CH₃OH）與反應(yīng)溫度T的關(guān)系如圖，則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H₃

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②以KOH溶液作為電解質(zhì)溶液時(shí)，甲醇燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）脫硫
①將廢氣初步處理后，只含SO₂、NO₂，且二者的物質(zhì)的量之比為1：1，將處理后的氣體與一定量的氨氣、空氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物（副產(chǎn)品氮肥）．則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，當(dāng)有1mol e^-發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，生成硫酸銨的質(zhì)量為

 

．
②pH均為4的硝酸銨溶液和稀硝酸中由水電離出的氫離子濃度分別為c₁、c₂，則c₁與c₂的比值等于

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,pH的簡單計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，利用已知化學(xué)反應(yīng)方程式乘以某個(gè)系數(shù)相加或相減，構(gòu)造出目標(biāo)化學(xué)反應(yīng)方程式，該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為已知化學(xué)反應(yīng)方程式的焓變乘以某個(gè)系數(shù)相加或相減得到；
（2）①由圖可知，到達(dá)平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行；
②以KOH溶液作為電解質(zhì)溶液時(shí)，甲醇在負(fù)極失去電子生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）①根據(jù)反應(yīng)物和生成物結(jié)合守恒的方法書寫化學(xué)方程式；此反應(yīng)的氧化劑為氧氣，根據(jù)氧氣和（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量關(guān)系計(jì)算（NH₄）₂SO₄的質(zhì)量；
②硝酸銨水解促進(jìn)水的電離，C₁=10^-4 mol/L，稀醋酸抑制水的電離，C₂=c（OH^-）=

10-14

10-4

=10^-10 mol/L．

解答： 解：（1）已知：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，
不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的．利用蓋斯定律將兩式相加，可得
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ/mol，
即CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ/mol；
（2）①由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡，達(dá)平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，升高溫度平衡吸熱方向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H₃＜0，
故答案為：＜；
②以KOH溶液作為電解質(zhì)溶液時(shí)，甲醇在負(fù)極失去電子生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）①煙氣中的SO₂、NO₂的物質(zhì)的量之比為1：1，一定量的氨氣、空氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥．則有12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃，該反應(yīng)中氧化劑為氧氣，當(dāng)有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，生成

4

12

mol的（NH₄）₂SO₄，質(zhì)量為

1

3

mol×132mol/L=44g，
故答案為：12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃；44g；
②硝酸銨水解促進(jìn)水的電離，C₁=10^-4 mol/L，稀醋酸抑制水的電離，C₂=c（OH^-）=

10-14

10-4

=10^-10 mol/L，因此則c₁與c₂的比值等于

10-4

10-10

=10⁶，
故答案為：10⁶ ．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)以及電化學(xué)知識(shí)，綜合考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，把握電極方程式、化學(xué)方程式的書寫，注意水的電離平衡的影響因素、轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計(jì)算是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．