Question

火力发电厂释放出的大量氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染．对燃烧废气进行脱硝、脱碳和脱硫等处理，可实验绿色环保、节能减排、废物利用．
（1）脱硝：利用甲烷催化还原NO_x；
CH₄（g）+4NO₂（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）脱碳：将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0
T℃时，取2mol CO₂和4mol H₂混合，加入到1L恒容密闭容器中，发生上述反应，10分钟后达到平衡时测得甲醇的体积分数为25%，计算氢气的转化率______．T℃时该反应的化学平衡常数K=______；升高温度，K______．（选填“增大”“减小”“不变”）
（3）脱硫：某种脱硫工艺中将废气处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物．设烟气中SO₂、NO₂的物质的量为1：1，写出该反应的化学方程式（不要求配平）______．将生成的硫酸铵和硝酸铵的混合物溶解于水，室温下测得溶液的pH小于7，其原因是______．

Answer 1

解：（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，可得
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ/mol
故答案为：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ/mol
（2）CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0
起始（mol） 2 4 0 0
反应（mol） X 3X X X
10分钟后（mol） 2-X 4-3X X X
甲醇的体积分数为×100%=25% 可得：X=1
所以氢气的转化率为：×100%=75%，
平衡常数K===1
升高温度，平衡向吸热的方向移动，即逆向移动，K减小．
故答案为：75%；1；减小；
（3）由题目信息可知反应为NH₃、O₂、SO₂、NO₂、H₂O，生成物为（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃，
由此可写出方程式为NH₃+O₂+SO₂+NO₂+H₂O→（NH₄）₂SO₄+NH₄NO₃，
故答案为：NH₃+O₂+SO₂+NO₂+H₂O→（NH₄）₂SO₄+NH₄NO₃
（4）因铵盐要发生水解：NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺，故答案为：NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺
分析：（1）根据盖斯定律，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，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关．
（2）根据化学平衡计算三步曲，求出参加反应氢气的物质的量，计算氢气的转化率；根据化学平衡常数概念，代入数据，求出常数；根据温度对对化学平衡的影响．
（3）根据题目信息，抓住质量守恒，写出化学方程式；考虑盐类的水解．
点评：本题从多个角度对化石燃料进行了全面的考查，培养了学生分析问题的能力．