Question

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）△H₁＝-574 kJ·mol^－1

CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）△H₂＝-1160 kJ·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）  △H₃

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△H₃__________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，進行上述反應。測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如右下圖所示。下列說法正確的是__________（填字母代號）。

       A．第10 min后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，則再次達到平衡時c（CH₃OH）=1．5 mol/L

       B．0~10 min內，氫氣的平均反應速率[為0．075 mol/（L·min）

       C．達到平衡時，氫氣的轉化率為0．75

       D．該溫度下，反應的平衡常數的值為3/16

E．升高溫度將使n（CH₃OH）/n（CO₂）減小

③直接甲醇燃料電池結構如右下圖所示。其工作時正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。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（NO₃^-）+c（OH^-）（填寫“＞”“＝”或“＜”）

Answer 1

（1）CH₄（g）＋2NO₂（g）＝N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）   △H＝－867 kJ·mol^－1

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

       （3）NH₄⁺+H₂O NH₃·H₂O+H⁺   ＜

解析:

略