Question

【题目】火力发电厂释放出大量氮氧化合物(NOx)、SO2和 CO2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：

CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H1＝－574 kJ/mol

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

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：CO2 (g)＋3H2 (g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3

①如图 1，25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为 KOH)为电源来电解乙(100mL2mol/LAgNO3溶液)和丙(100mLCuSO4)溶液，燃料电池负极的电极反应为_______________。电解结束后，向丙中加入 0.1mol Cu(OH)2，恰好恢复到反应前的浓度，将乙中溶液加水稀释至200mL，溶液的 pH ______________；

②取五份等体积的 CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为 1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数 φ (CH3OH)与反应温度 T 的关系曲线如图 2 所示，则上述 CO2转化为甲醇的反应的△H________3.0 (填“＞”、“＜”或“＝”)。

（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应生成硫酸铵。室温时，向(NH4)2SO4，溶液中滴人 NaOH 溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋)________ c(NH3 H2O)。(填“＞”、“＜”或“＝”)

Answer 1

【答案】（1）CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H＝-867 kJ/mol

（2）①CH3OH-6e－+8OH - = CO32- +6 H2O 0 ② ＜

（3） =

【解析】

试题分析：（1）因盖斯定律，不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的．两式相加除2，可得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol；

（2）①甲醇燃料电池的负极上发生甲醇的氧化反应，碱性电池，氧化产物为CO32-，电极反应式为CH3OH-6e－+8OH - = CO32- +6 H2O；丙溶液需要加入 0.1mol Cu(OH)2，恰好恢复到反应前的浓度，说明电解池中电解了0.1molCuSO4和0.1molH2O，转移电子数为0.4mol，则乙池中转移电子数也为0.4mol，但乙池中只有0.2molAgNO3，完全电解后生成0.2molHNO3，同时电解的是水，电池后H+浓度为0.2mol÷0.2L=1mol/L，溶液的pH=0；

②由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ(CH3OH)越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H3＜0；

（3）向(NH4)2SO4，溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，根据电荷守恒可得：C(NH4+)+C(Na+)+C(H+)=C(OH-)+2C(SO42-) ①；根据物料守恒列式可得：C(NH4+)+C(NH4H2O)=2C(SO42-) ②；将①②联立即得：C(Na+)=C(NH4H2O)。