Question

【題目】火力發電廠釋放出大量氮氧化合物(NOx)、SO2和 CO2等氣體會造成環境問題對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現綠色環保、節能減排、廢物利用等目的。

（1）脫硝。利用甲烷催化還原NOx：

CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H1＝－574 kJ/mol

CH4(g)＋ 4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H2＝－1160kJ/mol

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：CO2 (g)＋3H2 (g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3

①如圖 1，25℃時以甲醇燃料電池(電解質溶液為 KOH)為電源來電解乙(100mL2mol/LAgNO3溶液)和丙(100mLCuSO4)溶液，燃料電池負極的電極反應為_______________。電解結束后，向丙中加入 0.1mol Cu(OH)2，恰好恢復到反應前的濃度，將乙中溶液加水稀釋至200mL，溶液的 pH ______________；

②取五份等體積的 CO2和H2的混合氣體(物質的量之比均為 1∶3)，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發生上述反應，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數 φ (CH3OH)與反應溫度 T 的關系曲線如圖 2 所示，則上述 CO2轉化為甲醇的反應的△H________3.0 (填“＞”、“＜”或“＝”)。

（3）脫硫。燃煤廢氣經脫硝、脫碳后，與一定量氨氣、空氣反應生成硫酸銨。室溫時，向(NH4)2SO4，溶液中滴人 NaOH 溶液至溶液呈中性，則所得溶液中微粒濃度大小關系c(Na＋)________ c(NH3 H2O)。(填“＞”、“＜”或“＝”)

Answer 1

【答案】（1）CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H＝-867 kJ/mol

（2）①CH3OH-6e－+8OH - = CO32- +6 H2O 0 ② ＜

（3） =

【解析】

試題分析：（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．兩式相加除2，可得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol；

（2）①甲醇燃料電池的負極上發生甲醇的氧化反應，堿性電池，氧化產物為CO32-，電極反應式為CH3OH-6e－+8OH - = CO32- +6 H2O；丙溶液需要加入 0.1mol Cu(OH)2，恰好恢復到反應前的濃度，說明電解池中電解了0.1molCuSO4和0.1molH2O，轉移電子數為0.4mol，則乙池中轉移電子數也為0.4mol，但乙池中只有0.2molAgNO3，完全電解后生成0.2molHNO3，同時電解的是水，電池后H+濃度為0.2mol÷0.2L=1mol/L，溶液的pH=0；

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，說明升高溫度平衡向逆反應進行，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；

（3）向(NH4)2SO4，溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，根據電荷守恒可得：C(NH4+)+C(Na+)+C(H+)=C(OH-)+2C(SO42-) ①；根據物料守恒列式可得：C(NH4+)+C(NH4H2O)=2C(SO42-) ②；將①②聯立即得：C(Na+)=C(NH4H2O)。