【題目】火力發(fā)電廠釋放出的大量NONOx、SO2、CO2會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫硝、脫硫和脫碳等處理,可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、廢物利用等目的。

(1)脫硝:利用甲烷催化還原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

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

(2)脫硫:①某種脫硫工藝將廢氣處理后可獲得硫酸銨和硝酸銨,物質(zhì)的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液,前者的c(NH4+)與后者的c(NH4)的關(guān)系是__________。

A.大于2倍 B.等于2倍 C.介于2倍與2倍之間 D.小于1倍

②25℃時(shí)pH均為4的硝酸銨溶液和稀硝酸中由水電離出的氫離子濃度分別為c1、c2 ,則c1與c2的比值等于_______。

(2)脫碳:廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醇(CH3OH)可用于制作甲醇燃料電池(結(jié)構(gòu)如圖),質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1L2mol·L-1H2SO4溶液.電極c上發(fā)生的電極反應(yīng)式為____,當(dāng)電池中有1mole-發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為___g (假設(shè)反應(yīng)物a、b耗盡,忽略氣體的溶解)。

【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】

試題分析:(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算;

(2)①銨根濃度越大水解程度越。

②水解促進(jìn)水的電離,酸抑制水的電離;

(3)負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O,按照電極反應(yīng)式計(jì)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

根據(jù)蓋斯定律可知(①+②)÷2即得到甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為即CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol;

(2)①物質(zhì)的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液,前者的水解程度小于后者,則前者c(NH4+)大于后者的c(NH4)的2倍,答案選A。

②硝酸銨水解促進(jìn)水的電離,c1=10-4 mol/L,稀醋酸抑制水的電離,c2=c(OH-)=1014

÷104=10-10 mol/L,因此則c1與c2的比值等于104/1010=106

(3)根據(jù)電子流向可知電解c是負(fù)極,通入甲醇,負(fù)極反應(yīng)式為 CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+;當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),左側(cè)質(zhì)量減輕1/6×12g=2g,還要有1molH+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè),質(zhì)量減少1g,正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O,右側(cè)質(zhì)量增加32g×1/4=8g,加上轉(zhuǎn)移過來的1gH+,因此左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為8g+1g+2g+1g=12g。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)B元素在元素周期表中的位置是____________。

(2)畫出D元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖____________。

(3)A與E形成的最簡單化合物的電子式為____________。

(4)C的氫化物與D的氫化物的沸點(diǎn)相比較:____________(用化學(xué)式表示,且用>符號(hào)連接)。

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(2)選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù),即在金屬催化劑作用下,用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O。

①已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJmol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180kJmol-1

完成該方法中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=_________________。

②該方法應(yīng)控制反應(yīng)溫度在315~400℃之間,反應(yīng)溫度過低會(huì)影響反應(yīng)速率,但溫度也不宜過高,原因是___________________

③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]會(huì)直接影響該方法的脫硝率。350℃時(shí),只改變氨氣的投放量,反應(yīng)物x的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如右圖所示,則X是________________ (填化學(xué)式)。當(dāng)n(NH3)/n(NO)>1.0時(shí),煙氣中NO濃度反而增大,主要原因是________________ 。

(3)通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量,其工作原理示意圖如下:

①Pt電極上發(fā)生的是______________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。

②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式:___________________________________。

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