Question

【题目】火力发电厂释放出大量氮氧化物(NOx）、二氧化硫等气体会造成环境污染，对燃煤废气进行脱除处理．可实现绿色环保、低碳减排、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 CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1160 kJ/mol

甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为______。

（2）脱碳。

将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H3

①取五份等体积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（见如图），则上述CO2转化为甲醇反应的△H3______0（填“＞”、“＜”或“=”）。

②在一恒温恒容密闭容器中充入0.5molCO2和1.5molH2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。请回答：0～10min内，氢气的平均反应速率_____；第10min后，若升温，将使c(CH3OH)/c(CO2)_____(填“变大”、“减小”、“不变”)；判断理由是_________；若向该容器中再充入1molCO2和3molH2,再次达到平衡时，则CH3OH(g)的体积分数将_________(“变大”、“减小”、“不变”)。

（3）脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1：1，则该反应的化学方程式为___________。若在0.1mol/L的硝酸铵溶液中加入等体积的0.09mol/L氨水，配制了pH=8.2的溶液，则该溶液中微粒浓度由小到大的顺序为________________。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol < 0.225mol/(L·min) 减小 由于正反应△H2<0，升高温度导致平衡逆反应进行。c(CH3OH)减小，c(CO2)增大，故c(CH3OH)/c(CO2) 减小 变大 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，则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=(-574kJmol-1-1160kJmol-1)=-867kJ/mol故答案为：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ/mol；

(2)①根据图是内容知道：温度升高，甲醇的体积分数φ(CH3OH)减小，平衡逆向移动，所以反应是放热的，即△H＜0，故答案为：＜；②0～10min内，二氧化碳的平均反应速率==0.075mol/(Lmin)，所以氢气的反应速率是3×0.075mol/(Lmin)=0.225mol/(Lmin)，②根据图像，升高温度，c(CH3OH)减小，平衡逆向移动，说明△H2<0，则c(CH3OH)/c(CO2)减小；向该容器中再充入1molCO2和3molH2，会使得压强增大，平衡正向移动，所以则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数变大，故答案为：0.225；减小；由于正反应△H2<0，升高温度导致平衡逆反应进行。c(CH3OH)减小，c(CO2)增大，故c(CH3OH)/c(CO2) 减小；变大；

(3)某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1：1，反应的化学方程式为4SO2+4NO2+12NH3+3O2+6H2O==4(NH3)2SO4+4NH4NO3；在0.1mol/L的硝酸铵溶液中加入等体积的0.09mol/L氨水，配制了pH=8.2的溶液，氨水的电离程度大于硝酸铵的水解程度，则该溶液中微粒浓度由小到大的顺序为c(H+)<c(OH-)<c(NH3·H2O)<c(NO3-)<c(NH4+)，故答案为：4SO2+4NO2+12NH3+3O2+6H2O==4(NH3)2SO4+4NH4NO3 ；c(H+)<c(OH-)<c(NH3·H2O)<c(NO3-)<c(NH4+)。