Question

【題目】火力發電廠釋放出大量氮氧化物(NOx）、二氧化硫等氣體會造成環境污染，對燃煤廢氣進行脫除處理．可實現綠色環保、低碳減排、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 CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1160 kJ/mol

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（見如圖），則上述CO2轉化為甲醇反應的△H3______0（填“＞”、“＜”或“=”）。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入0.5molCO2和1.5molH2，進行上述反應．測得CO2和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示。請回答：0～10min內，氫氣的平均反應速率_____；第10min后，若升溫，將使c(CH3OH)/c(CO2)_____(填“變大”、“減小”、“不變”)；判斷理由是_________；若向該容器中再充入1molCO2和3molH2,再次達到平衡時，則CH3OH(g)的體積分數將_________(“變大”、“減小”、“不變”)。

（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。設煙氣中的SO2、NO2的物質的量之比為1：1，則該反應的化學方程式為___________。若在0.1mol/L的硝酸銨溶液中加入等體積的0.09mol/L氨水，配制了pH=8.2的溶液，則該溶液中微粒濃度由小到大的順序為________________。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol < 0.225mol/(L·min) 減小 由于正反應△H2<0，升高溫度導致平衡逆反應進行。c(CH3OH)減小，c(CO2)增大，故c(CH3OH)/c(CO2) 減小 變大 4SO2+4NO2+12NH3+3O2+6H2O==4(NH3)2SO4+4NH4NO3 c(H+)<c(OH-)<c(NH3·H2O)<c(NO3-)<c(NH4+)

【解析】(1)已知：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJmol-1，②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJmol-1，則CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=(-574kJmol-1-1160kJmol-1)=-867kJ/mol故答案為：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ/mol；

(2)①根據圖是內容知道：溫度升高，甲醇的體積分數φ(CH3OH)減小，平衡逆向移動，所以反應是放熱的，即△H＜0，故答案為：＜；②0～10min內，二氧化碳的平均反應速率==0.075mol/(Lmin)，所以氫氣的反應速率是3×0.075mol/(Lmin)=0.225mol/(Lmin)，②根據圖像，升高溫度，c(CH3OH)減小，平衡逆向移動，說明△H2<0，則c(CH3OH)/c(CO2)減小；向該容器中再充入1molCO2和3molH2，會使得壓強增大，平衡正向移動，所以則再次達到平衡時CH3OH(g)的體積分數變大，故答案為：0.225；減小；由于正反應△H2<0，升高溫度導致平衡逆反應進行。c(CH3OH)減小，c(CO2)增大，故c(CH3OH)/c(CO2) 減小；變大；

(3)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。設煙氣中的SO2、NO2的物質的量之比為1：1，反應的化學方程式為4SO2+4NO2+12NH3+3O2+6H2O==4(NH3)2SO4+4NH4NO3；在0.1mol/L的硝酸銨溶液中加入等體積的0.09mol/L氨水，配制了pH=8.2的溶液，氨水的電離程度大于硝酸銨的水解程度，則該溶液中微粒濃度由小到大的順序為c(H+)<c(OH-)<c(NH3·H2O)<c(NO3-)<c(NH4+)，故答案為：4SO2+4NO2+12NH3+3O2+6H2O==4(NH3)2SO4+4NH4NO3 ；c(H+)<c(OH-)<c(NH3·H2O)<c(NO3-)<c(NH4+)。