Question

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）   

△H₁＝－574 kJ·mol^－1

CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）    

△H₂＝－1160 kJ·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）  △H₃

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的关系曲线如下图所示，则

上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₃__________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO₂和3 mol 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10 min后，向该容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，则再次达到平衡时c（CH₃OH）=1．5 mol·L^-1

        B．0~10 min内，氢气的平均反应速率为0．075 mol/（L·min）

        C．达到平衡时，氢气的转化率为0．75

        D．该温度下，反应的平衡常数的值为3/16

        E．升高温度将使n（CH₃OH）/n（CO₂）减小

③甲醇燃料电池结构如下图所示。其工作时正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（NO₃^-）+c（OH^-）（填写“＞”“＝”或“＜”）

Answer

（1）CH4（g）＋2NO2（g）＝N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）  

    △H＝－867 kJ/mol------2分

    （2）①＜      ②CE       ③O2 + 4e－+ 4H+＝2H2O--------------------6分

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

    （4）NH4++H2O NH3·H2O+H+   ＜-------------------------------4分