Question

【題目】火力發電廠釋放出的大量NONOx、SO2、CO2會對環境造成污染。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現節能減排、廢物利用等目的。

(1)脫硝：利用甲烷催化還原NOx；

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=-1160kJ·mol-1

甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為_____________________________________。

（2）脫硫：①某種脫硫工藝將廢氣處理后可獲得硫酸銨和硝酸銨，物質的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液，前者的c(NH4+)與后者的c(NH4＋)的關系是__________。

A．大于2倍 B．等于2倍 C．介于2倍與2倍之間 D．小于1倍

②25℃時pH均為4的硝酸銨溶液和稀硝酸中由水電離出的氫離子濃度分別為c1、c2 ，則c1與c2的比值等于_______。

(2)脫碳：廢氣中的CO2轉化為甲醇（CH3OH）可用于制作甲醇燃料電池（結構如圖），質子交換膜左右兩側的溶液均為1L2mol·L-1H2SO4溶液．電極c上發生的電極反應式為____，當電池中有1mole-發生轉移時左右兩側溶液的質量之差為___g （假設反應物a、b耗盡，忽略氣體的溶解）。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol

A 106 CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ 12g

【解析】

試題分析：（1）根據蓋斯定律計算；

（2）①銨根濃度越大水解程度越小；

②水解促進水的電離，酸抑制水的電離；

（3）負極反應式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，正極反應式為O2+4H++4e-=2H2O，按照電極反應式計算。

解析：（1）①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160kJ·mol-1

根據蓋斯定律可知（①＋②）÷2即得到甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為即CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol；

（2）①物質的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液，前者的水解程度小于后者，則前者c(NH4+)大于后者的c(NH4＋)的2倍，答案選A。

②硝酸銨水解促進水的電離，c1=10-4 mol/L，稀醋酸抑制水的電離，c2=c（OH-）=1014

÷104=10-10 mol/L，因此則c1與c2的比值等于104/1010=106；

（3）根據電子流向可知電解c是負極，通入甲醇，負極反應式為 CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；當轉移1mol電子時，左側質量減輕1/6×12g=2g，還要有1molH+通過質子交換膜進入右側，質量減少1g，正極反應式為O2+4H++4e-=2H2O，右側質量增加32g×1/4=8g，加上轉移過來的1gH+，因此左右兩側溶液的質量之差為8g+1g+2g+1g=12g。