Question

火力發(fā)電廠釋放出大量的氮氧化物（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：

CH₄（g）＋4NO₂（g）＝4NO（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）   

△H₁＝－574 kJ·mol^－1

CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）    

△H₂＝－1160 kJ·mol^－1

甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為__________。

    （2）脫碳。將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為：

CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）  △H₃

①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，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的關系曲線如下圖所示，則

上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的反應的△H₃__________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，進行上述反應。測得CO₂

和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如下圖所示。下列說法正確的是__________（填

字母代號）。

    A．第10 min后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，則再次達到平衡時c（CH₃OH）=1．5 mol·L^-1

    B．0~10 min內(nèi)，氫氣的平均反應速率為0．075 mol/（L·min）

    C．達到平衡時，氫氣的轉(zhuǎn)化率為0．75

    D．該溫度下，反應的平衡常數(shù)的值為3/16

    E．升高溫度將使n（CH₃OH）/n（CO₂）減小

③甲醇燃料電池結(jié)構如下圖所示。其工作時正極的電極反應式可表示為_______。

（3）脫硫。某種脫硫工藝中將廢氣經(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。設煙氣中的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，其中原因可用一個離子方程式表示為：__________；在一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，則溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）__________c（NO₃^-）+c（OH^-）（填寫“＞”“＝”或“＜”）

Answer 1

（1）CH₄（g）＋2NO₂（g）＝N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  

    △H＝－867 kJ/mol------2分

    （2）①＜      ②CE       ③O₂ + 4e^－+ 4H⁺＝2H₂O--------------------6分

    （3）12NH₃＋3O₂＋4SO₂＋4NO₂＋6H₂O＝4（NH₄）₂SO₄＋4NH₄NO₃-------------2分

    （4）NH₄⁺+H₂O NH₃·H₂O+H⁺   ＜-------------------------------4分