Question

燃煤烟气中含有大量NO_x、CO₂、CO和SO₂，经处理可获得重要的化工原料。

（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。

CH₄(g)+4NO₂(g)4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)       △H₁=-574kJ·mol^-1 平衡常数为K₁

CH₄(g)+4NO(g)2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)     △H₂=-1160kJ·mol^-1 平衡常数为K₂

①反应CH₄(g)+2NO₂(g)N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) ，平衡常数K=________（用K₁、K₂表示）。

②若反应中还原NO_x至N₂，消耗标准状况下4.48LCH₄，则反应过程中转移的电子总数为________。

（2）利用烟气中分离所得的CO₂、CO与H₂按一定比例混合在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

反应1：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)    △H₁=-99.0kJ·mol^-1

反应2：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)    △H₂=483.0kJ·mol^-1

反应3：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g) △H₃=384.0 kJ·mor¹

反应体系中CO平衡转化率(a)与温度和压强的关系如下图所示。

① a(CO)值随温度升高而减小的原因是_______________ 。

② 图中的p₁、p₂、p₃由大到小的顺序为___________________。

（3）亚氯酸钠（NaClO₂)和次氯酸钠（NaClO)混合液作为复合吸收剂可脱除烟气中 的NO_x、SO₂，使其转化为NO₃^-、SO₄^2-。

①写出NO与NaClO₂反应的离子方程式：___________________。

②图甲表示在一定条件下温度与复合吸收剂对烟气中SO₂、NO脱除效率的关系。图 中SO₂比NO脱除效率高的原因可能是____________。

③从复合吸收剂吸收烟气后的废液中可回收得到NaHSO₄，低温电解NaHSO₄水溶液可制备工业上常用的强氧化剂Na₂S₂O₈，原理如图乙所示。电解时电极I的电极反应式为______________。

Answer

1.6NA（或1.66.021023） 升高温度时，反应1为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大,反应3为吸热反应，平衡向右移动，又使得CO的量增大 p1＞p2＞p3 4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O SO2易溶于水，NO难溶于水，吸收剂中SO2浓度明显比NO大（或SO2的还原性强或脱硝反应活化能较高）。 SO42--2e-=S2O82-或2HSO4-—2e-=S2O82-+2H+

【解析】（1）①考查化学平衡常数的计算，根据化学平衡常数的定义，K=，K1=，K2=，因此有K=；②考查电子转移的物数目，无论那个反应，CH4都生成CO2，因此转移电子物质的量为4.48×8/22.4mol=1.6mol，电子总数为1.6NA；（2）考查影响化学平衡移动的原因，①反应1是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，CO的物质的量增加，CO的转化率降低，反应3为吸热反应，平衡向右移动，又使得CO的量增大 ；②反应1，反应气体系数之和大于反应气体系数之和，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，反应3，反应前后气体系数之和相等，增大压强平衡不移动，因此有 p1＞p2＞p3 ；（3）考查氧化还原反应方程式的书写以及电极反应式的书写，①NaClO3把NO氧化成NO3－，本身被还原成Cl－，反应的环境显碱性，根据化合价的升降法进行配平，因此离子反应式为：4NO+3ClO2－+4OH－=4NO3－+3Cl－+2H2O ；②SO2易溶于水，NO难溶于水，吸收剂中SO2浓度明显比NO大（或SO2的还原性强或脱硝反应活化能较高）；③根据图乙装置，电极I上发生SO42－－2e－=S2O82－。