题目

题型：不详难度：来源：

（14分）近年来，随着我国经济的快速发展，对电力的需求越来越高，这也促进了我国电力工业高速发展，但我国电力结构中，火电比重非常大，占发电装机总容量的75%以上，且火电比重还在逐年上升。火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
（1）脱硝。利用甲烷催化还原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
甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：                            。
（2）脱碳。将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)；ΔH₃
①取五份等体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如右图所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的ΔH₃　  0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是　  　（填字母代号）。

A．第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，则再次达到平衡时c(CH3OH)＝1.5mol·L－1

B．0～10min内，氢气的平均反应速率为0.075mol/(L·min)

C．达到平衡时，氢气的转化率为0.75

D．升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)减小

③甲醇碱性燃料电池工作时负极的电极反应式可表示为　                　。
（3）脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO₂、NO₂的物质的量之比为1∶1，则该反应的化学方程式为：                                      　。
（4）硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH＜7，其中原因可用一个离子方程式表示为：　                               　；在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH＝7，则溶液中：c(Na^＋)＋c(H^＋)　　c(NO)＋c(OH^－)（填写“＞”“＝”或“＜”）。

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