Question

（2012?昆明模擬）火力發電廠釋放出的大量氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環境污染．對燃燒廢氣進行脫硝、脫碳和脫硫等處理，可實驗綠色環保、節能減排、廢物利用．
（1）脫硝：利用甲烷催化還原NO_x；
CH₄（g）+4NO₂（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的熱化學方程式為

2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ/mol

．
（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）△H＜0
T℃時，取2mol CO₂和4mol H₂混合，加入到1L恒容密閉容器中，發生上述反應，10分鐘后達到平衡時測得甲醇的體積分數為25%，計算氫氣的轉化率

75%

．T℃時該反應的化學平衡常數K=

1

；升高溫度，K

減小

．（選填“增大”“減小”“不變”）
（3）脫硫：某種脫硫工藝中將廢氣處理后，與一定量的氨氣、空氣反應，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物．設煙氣中SO₂、NO₂的物質的量為1：1，寫出該反應的化學方程式（不要求配平）

NH₃+O₂+SO₂+NO₂+H₂O→（NH₄）₂SO₄+NH₄NO₃

．將生成的硫酸銨和硝酸銨的混合物溶解于水，室溫下測得溶液的pH小于7，其原因是

NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺

．

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律，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，化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應的途徑無關．
（2）根據化學平衡計算三步曲，求出參加反應氫氣的物質的量，計算氫氣的轉化率；根據化學平衡常數概念，代入數據，求出常數；根據溫度對對化學平衡的影響．
（3）根據題目信息，抓住質量守恒，寫出化學方程式；考慮鹽類的水解．

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）CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0
 起始（mol）        2           4           0          0
 反應（mol）        X          3X           X          X
10分鐘后（mol）   2-X         4-3X          X          X
甲醇的體積分數為

X

2-X+4-3X+X+X

×100%=25%    可得：X=1
 所以氫氣的轉化率為：

3

4

×100%=75%，
平衡常數K=

C(CH3OH)C(H2O)

C(CO2)C3( H2)

=

1×1

1×1

=1
升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，即逆向移動，K減�。�
故答案為：75%；1；減小；
（3）由題目信息可知反應為NH₃、O₂、SO₂、NO₂、H₂O，生成物為（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃，
由此可寫出方程式為NH₃+O₂+SO₂+NO₂+H₂O→（NH₄）₂SO₄+NH₄NO₃，
故答案為：NH₃+O₂+SO₂+NO₂+H₂O→（NH₄）₂SO₄+NH₄NO₃         
（4）因銨鹽要發生水解：NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺，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，培養了學生分析問題的能力．