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(jìn)行脫硝、脫硫和脫碳等處理,可實(shí)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(yīng)如下:
CH
4(g)+4NO
2(g)=4NO(g)+CO
2(g)+2H
2O(g);△H
1=-574kJ?mol
-1CH
4(g)+4NO(g)=2N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g);△H
2=-1160kJ?mol
-1在一定條件下,甲烷直接將NO
2還原為N
2的熱化學(xué)方程式為:
2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol
2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol
.
(2)脫碳.將CO
2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為:
CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g);△H
3①在1L的密閉容器中,充入1molCO
2和3molH
2,在一定溫度下,進(jìn)行上述反應(yīng).測得CO
2和CH
3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示.
則0~10min內(nèi),H
2的平均反應(yīng)速率為
0.225mol/(L?min)
0.225mol/(L?min)
;達(dá)到平衡時,CO
2的轉(zhuǎn)化率為
75%
75%
;該溫度下該反應(yīng)的 K=
16/3
16/3
.
②取五份等體積CO
2和H
2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(yīng),相同時間后,測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH
3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示,則上述反應(yīng)的△H
3<
<
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(yīng),生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥.設(shè)燃煤廢氣中的SO
2、NO
2的物質(zhì)的量之比為1:1,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3
.
(4)硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH<7,其原因是
NH
4++H
2O
NH
3?H
2O+H
+NH
4++H
2O
NH
3?H
2O+H
+(用離子方程式表示).