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        1. 火力發(fā)電廠釋放的燃煤廢氣中含有大量的氮氧化物(NOx)、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NOx,反應(yīng)如下:
          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
          在一定條件下,甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為:
          2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol
          2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol

          (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在1L的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,在一定溫度下,進(jìn)行上述反應(yīng).測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示.

          則0~10min內(nèi),H2的平均反應(yīng)速率為
          0.225mol/(L?min)
          0.225mol/(L?min)
          ;達(dá)到平衡時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為
          75%
          75%
          ;該溫度下該反應(yīng)的 K=
          16/3
          16/3

          ②取五份等體積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),相同時(shí)間后,測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示,則上述反應(yīng)的△H3
          0(填“>”、“<”或“=”).

          (3)脫硫.某種脫硫工藝是將廢氣經(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.設(shè)燃煤廢氣中的SO2、NO2的物質(zhì)的量之比為1:1,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
          12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3
          12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3

          (4)硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH<7,其原因是
          NH4++H2ONH3?H2O+H+
          NH4++H2ONH3?H2O+H+
          (用離子方程式表示).
          分析:(1)根據(jù)蓋斯定律,利用已知化學(xué)反應(yīng)方程式乘以某個(gè)系數(shù)相加或相減,構(gòu)造出目標(biāo)化學(xué)反應(yīng)方程式,該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為已知化學(xué)反應(yīng)方程式的焓變乘以某個(gè)系數(shù)相加或相減得到.
          (2)①先根據(jù)圖表,利用v=
          △c
          △t
          計(jì)算v(CO2),再利用各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比,確定v(H2);
          CO2的轉(zhuǎn)化率為α(CO2)=
          △c(CO2)
          C(CO2)起始
          ×100%;
          該溫度下該反應(yīng)的K=
          c(CH3OH)平衡c(H2O)平衡
          c(CO2)平衡c3(H2)平衡
          ;
          ②到達(dá)平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行;
          (3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)配平書寫化學(xué)反應(yīng)方程式;
          (4)硫酸銨和硝酸銨為強(qiáng)酸弱堿鹽,銨根離子水解.
          解答:解:(1)因蓋斯定律,不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的.兩式相加,可得
          2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol  
          故答案為:2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol       
          (2)①由圖可知,10min時(shí),反應(yīng)已經(jīng)達(dá)平衡,△c(CO2)=1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,所以,
          10min內(nèi),v(CO2)=
          △c(CO2)
          △t
          =
          0.75mol/L
          10min
          =0.075mol/(L?min),反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比,
          故v(H2)=3v(CO2)=3×0.075mol/(L?min)=0.225mol/(L?min);
          CO2的轉(zhuǎn)化率為α(CO2)=
          △c(CO2)
          C(CO2)起始
          ×100%=
          0.75mol/L
          1.00mol/L
          ×100%=75%;
          平衡時(shí),各組分的濃度分別為:c(CO2平衡=0.25mol/L,c(H2平衡=
          3mol
          1L
          -3×0.75mol/L=0.75mol/L,
          c(H2O)平衡=c(CH3OH)平衡=0.75mol/L,
          該溫度下該反應(yīng)的K=
          c(CH3OH)平衡c(H2O)平衡
          c(CO2)平衡c3(H2)平衡
          =
          0.75mol/L×0.75mol/L
          0.25mol/L×(0.75mol/L)3
          =16/3,
          故答案為:0.225mol/(L?min);0.75;16/3
          ②由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡,達(dá)平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行,升高溫度平衡吸熱方向進(jìn)行,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H3<0.
          故答案為:<
          (3)反應(yīng)方程式為12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3
          故答案為:12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH42SO4+4NH4NO3
          (4)硫酸銨和硝酸銨為強(qiáng)酸弱堿鹽,銨根離子水解NH4++H2ONH3?H2O+H+,溶液呈酸性.
          故答案為:NH4++H2ONH3?H2O+H+
          點(diǎn)評(píng):本題從多個(gè)角度對(duì)化石燃料進(jìn)行了全面的考查,培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的能力.
          練習(xí)冊(cè)系列答案
          相關(guān)習(xí)題

          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

          火力發(fā)電廠釋放出大量氣體會(huì)造成環(huán)境污染.對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行處理,可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利
          用等目的.
          (1)CO可以與H2O(g)發(fā)生反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H<0
          在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中,起始時(shí)按照下表進(jìn)行投料,在800℃時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),K=1.0.
          起始物質(zhì)的量/mol
          n(H2O) 0.10 0.20 0.20
          n(CO) 0.10 0.10 0.20
          ①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為
          K=
          c(CO2)?c(H2)
          c(CO)?c(H2O)
          K=
          c(CO2)?c(H2)
          c(CO)?c(H2O)

          ②平衡時(shí),丙容器中H2O的物質(zhì)的量是
          0.10
          0.10
          mol,甲容器中CO的轉(zhuǎn)化率是
          50%
          50%

          ③丙容器中,其它條件不變時(shí),溫度
          降低
          降低
          (升高或降低),CO的平衡轉(zhuǎn)化率升高.
          (2)除去氮氧化物:
          ①利用甲烷催化還原NO:
          CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ/mol
          CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ/mol
          甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為
          CH4(g)+2N02(g)=N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=-867KJ/mol
          CH4(g)+2N02(g)=N2(g)+C02(g)+2H20(g)△H=-867KJ/mol

          ②也可用氨氣與之發(fā)生反應(yīng):NOx+NH3→N2+2H2O.現(xiàn)有NO2和NO的混合氣體3.0L,和3.4L(同溫同壓下)NH3反應(yīng),恰好使其全部轉(zhuǎn)化為氮?dú),則原混合氣體中,NO2和NO的體積比是
          7:3
          7:3

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          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

          火力發(fā)電廠釋放出大量的氮氧化物(NOx)、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.精英家教網(wǎng)
          (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<0
          ①在一恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2,進(jìn)行上述反應(yīng).測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖1所示.下列說法正確的是
           
          (填字母代號(hào)).
          A.第10min后,向該容器中再充入1mol CO2和3mol H2,則再次達(dá)到平衡時(shí)c(CH3OH)=1.5mol?L-1
          B.0~10min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為0.075mol/(L?min)
          C.達(dá)到平衡時(shí),氫氣的轉(zhuǎn)化率為75%
          D.該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為
          3
          16

          E.升高溫度將使
          n(CH3OH)
          n(CO2)
          減小
          ②甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如圖2所示.其工作時(shí)正極的電極反應(yīng)式可表示為:
           

          (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.硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH<7,其中原因可用一個(gè)離子方程式表為:
           
          ;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“<”).

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          科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:問答題

          火力發(fā)電廠釋放的燃煤廢氣中含有大量的氮氧化物(NOx)、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NOx,反應(yīng)如下:
          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
          在一定條件下,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)
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          CH3OH(g)+H2O(g);△H3
          ①在1L的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,在一定溫度下,進(jìn)行上述反應(yīng).測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示.

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          則0~10min內(nèi),H2的平均反應(yīng)速率為______;達(dá)到平衡時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為______;該溫度下該反應(yīng)的 K=______.
          ②取五份等體積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),相同時(shí)間后,測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示,則上述反應(yīng)的△H3______0(填“>”、“<”或“=”).

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          (3)脫硫.某種脫硫工藝是將廢氣經(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.設(shè)燃煤廢氣中的SO2、NO2的物質(zhì)的量之比為1:1,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:______.
          (4)硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH<7,其原因是______(用離子方程式表示).

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          科目:高中化學(xué) 來源:2011年福建省三明市永安一中高考化學(xué)模擬試卷(解析版) 題型:解答題

          火力發(fā)電廠釋放的燃煤廢氣中含有大量的氮氧化物(NOx)、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NOx,反應(yīng)如下:
          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
          在一定條件下,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在1L的密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,在一定溫度下,進(jìn)行上述反應(yīng).測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示.

          則0~10min內(nèi),H2的平均反應(yīng)速率為______;達(dá)到平衡時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為______;該溫度下該反應(yīng)的 K=______.
          ②取五份等體積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),相同時(shí)間后,測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示,則上述反應(yīng)的△H3______0(填“>”、“<”或“=”).

          (3)脫硫.某種脫硫工藝是將廢氣經(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.設(shè)燃煤廢氣中的SO2、NO2的物質(zhì)的量之比為1:1,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:______.
          (4)硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH<7,其原因是______(用離子方程式表示).

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