Question

【题目】火力发电厂释放出的大量NONOx、SO2、CO2会对环境造成污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现节能减排、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=-574kJ·mol-1

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

甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_____________________________________。

（2）脱硫：①某种脱硫工艺将废气处理后可获得硫酸铵和硝酸铵，物质的量浓度相等的硫酸铵溶液和硝酸铵溶液，前者的c(NH4+)与后者的c(NH4＋)的关系是__________。

A．大于2倍 B．等于2倍 C．介于2倍与2倍之间 D．小于1倍

②25℃时pH均为4的硝酸铵溶液和稀硝酸中由水电离出的氢离子浓度分别为c1、c2 ，则c1与c2的比值等于_______。

(2)脱碳：废气中的CO2转化为甲醇（CH3OH）可用于制作甲醇燃料电池（结构如图），质子交换膜左右两侧的溶液均为1L2mol·L-1H2SO4溶液．电极c上发生的电极反应式为____，当电池中有1mole-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为___g （假设反应物a、b耗尽，忽略气体的溶解）。

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】

试题分析：（1）根据盖斯定律计算；

（2）①铵根浓度越大水解程度越小；

②水解促进水的电离，酸抑制水的电离；

（3）负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，按照电极反应式计算。

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

根据盖斯定律可知（①＋②）÷2即得到甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为即CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol；

（2）①物质的量浓度相等的硫酸铵溶液和硝酸铵溶液，前者的水解程度小于后者，则前者c(NH4+)大于后者的c(NH4＋)的2倍，答案选A。

②硝酸铵水解促进水的电离，c1=10-4 mol/L，稀醋酸抑制水的电离，c2=c（OH-）=1014

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

（3）根据电子流向可知电解c是负极，通入甲醇，负极反应式为 CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；当转移1mol电子时，左侧质量减轻1/6×12g=2g，还要有1molH+通过质子交换膜进入右侧，质量减少1g，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，右侧质量增加32g×1/4=8g，加上转移过来的1gH+，因此左右两侧溶液的质量之差为8g+1g+2g+1g=12g。