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火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境问题...

火力发电厂释放出大量的氮氧化物NOx、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境问题。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NOx

CH4g 4NO2g =4NOg CO2g 2H2Og   △H1=-574 kJ·mol-1

CH4g 4NOg =2N2g CO2g 2H2Og   △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:CO2g+3H2g CH3OHg+H2Og

在体积为1L的固定容积的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OHg浓度随时间变化如右图所示。试回答:

①0—10 min内,氢气的平均反应速率为___________mol/L·min

②下列选项能说明该反应已达到平衡状态的是         

AvH2=3vCO2

B容器内气体密度不变

C单位时间内,形成2molC=O,同时断裂3molH—H

D容器内温度不变

3脱硫。有学者想利用如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料,A、B是惰性电极。则电子流出的电极为____用A或B表示,A极的电极反应式为_   ___。

 

 

(1)CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ΔH=-867 kJ/mol; (2)① 0.225;②C、D;(3)①A ;SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+; 【解析】 试题分析:(1)CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ/mol ① CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160 kJ/mol ② 根据盖斯定律,①+②可得甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)+2N2(g) ΔH=-1734 kJ/mol,所以甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ΔH=-867 kJ/mol; (2)①由CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化图线可知: 故0~10 min内,氢气的平均反应速率为; ②A.v(H2)=3v(CO2)不能说明正逆反应速率相等,则不一定达到平衡状态,A错误;B.密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此容器内气体密度不变不能说明反应达到平衡状态,B错误;C.单位时间内,形成2molC=O,同时断裂3molH—H,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,C正确;D.容器内温度不变说明热量不再发生变化,因此反应达到平衡状态,D正确,答案选CD。 (3)①A、B是惰性电极,A极上SO2失去电子,发生氧化反应生成SO42-,B极上O2得到电子并与H+结合生成水,因此电子流出的是A极,电子流入的是B极;A极的电极反应式为:SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+。 考点:本题主要是考查盖斯定律,化学平衡的计算,影响化学平衡移动的因素及原电池的工作原理等 【名师点晴】该题是高频考点,侧重于化学反应原理的考查,难点是平衡状态判断,掌握平衡状态的特征是解答的关键,注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态,关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。  
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