Question

火力發(fā)電廠釋放出大量的氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等氣體會(huì)造成環(huán)境污染。對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的。

（1）脫硝。利用甲烷催化還原NO_x：

CH₄（g）＋4NO₂（g）＝4NO（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g） △H₁＝－574 kJ·mol^－1

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

甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為                                         。

（2）脫碳。將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為：

CO₂（g）＋3H₂（g） CH₃OH（g）＋H₂O（g）  △H₃

①取五份等體積的CO₂和H₂的混合氣體（物質(zhì)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(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH） 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示，

          

則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H₃__________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。試回答：0~10 min內(nèi)，氫氣的平均反應(yīng)速率為          ；該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為                        ；第10 min后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，則再次達(dá)到平衡時(shí)CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)                  （填變大、減少、不變）。

（3）脫硫。某種脫硫工藝中將廢氣經(jīng)處理后，與一定量的氨氣、空氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥。①室溫下，a mol/L的(NH₄)₂SO₄水溶液的pH=5，原因是溶液中存在平衡________________________(用離子方程式表示)。并計(jì)算該平衡的平衡常數(shù)表達(dá)式為________________________(用含代數(shù)a的較為精確的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示，不必化簡(jiǎn)，不做近似運(yùn)算)。

②在一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，則溶液中c(Na⁺) + c(H⁺)_____c(NO₃^-) + c(OH^-)（填寫 “＞”“＝”或“＜”）

Answer 1

（1）CH₄（g）＋2NO₂（g）＝N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）

△H＝－867 kJ/mol（3分）

（2）①＜ （2分）    ②0.225 mol/（L·min） （2分） ，16/3 （2分），變大（2分）

（3）①NH₄⁺+H₂O NH₃·H₂O+H⁺ （2分） ，10^-5(10^-5-10^-9)/2a+10^-9-10^-5 mol·L^-1（3分)

 ②＜（2分）