Question

（14分）近年來，隨著我國經濟的快速發展，對電力的需求越來越高，這也促進了我國電力工業高速發展，但我國電力結構中，火電比重非常大，占發電裝機總容量的75%以上，且火電比重還在逐年上升。火力發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境污染。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NO_x：

CH₄(g)＋4NO₂(g)===4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH₁＝－574kJ·mol^－1

CH₄(g)＋4NO(g)===2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH₂＝－1160kJ·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轉化為甲醇的熱化學方程式為：

CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)；ΔH₃

①取五份等體積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的關系曲線如右圖所示，則上述CO₂轉化為甲醇的反應的ΔH₃　   0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO₂和3mol 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10min后，向該容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，則再次達到平衡時c(CH₃OH)＝1.5mol·L^－1

B．0～10min內，氫氣的平均反應速率為0.075mol/(L·min)

C．達到平衡時，氫氣的轉化率為0.75

D．升高溫度將使n(CH₃OH)/n(CO₂)減小

③甲醇堿性燃料電池工作時負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品化肥。設煙氣中的SO₂、NO₂的物質的量之比為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(NO)＋c(OH^－)（填寫“＞”“＝”或“＜”）。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）CH₄(g)＋2NO₂(g)===N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝－867kJ/mol（3分）

（2）①＜（2分）   ②CD（2分）    ③CH₃OH＋8OH^-－6e^－===CO₃^2-＋6 H₂O（3分）

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

（4）NH＋H₂ONH₃·H₂O＋H^＋（3分）          ＜（2分）

【解析】略