问题 问答题

火力发电厂释放出的大量氮氧化物(NOx)、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NOx

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______.

答案

(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

X
2-X+4-3X+X+X
×100%=25%    可得:X=1

 所以氢气的转化率为:

3
4
×100%=75%,

平衡常数K=

C(CH3OH)C(H2O) 
C(CO2)C3H2
=
1×1
1×1
=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(NH42SO4、NH4NO3

由此可写出方程式为NH3+O2+SO2+NO2+H2O→(NH42SO4+NH4NO3

故答案为:NH3+O2+SO2+NO2+H2O→(NH42SO4+NH4NO3         

(4)因铵盐要发生水NH4++H2O

NH3•H2O+H+,故答案为:NH4++H2O

NH3•H2O+H+

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