火力發(fā)電廠釋放出大量氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等氣體會(huì)造成環(huán)境問(wèn)題。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
CH4(g)+ 4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H1=-574 kJ·mol-1    ①
CH4(g)+ 4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H2=-1160 kJ·mol-1    ②
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:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)  △H3
       
①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)濃度隨時(shí)間變化如圖1所示;卮穑0~10 min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為   mol/(L·min);第10 min后,保持溫度不變,向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),則平衡        (填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)。
②如圖2,25℃時(shí)以甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)為電源來(lái)電解300mL 某NaCl溶液,正極反應(yīng)式為                        。在電解一段時(shí)間后,NaCl溶液的pH值變?yōu)?3(假設(shè)NaCl溶液的體積不變),則理論上消耗甲醇的物質(zhì)的量為     mol。
③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3所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H3    0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)脫硫。燃煤廢氣經(jīng)脫硝、脫碳后,與一定量氨氣、空氣反應(yīng),生成硫酸銨。硫酸銨水溶液呈酸性的原因是                                           (用離子方程式表示);室溫時(shí),向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性,則所得溶液中微粒濃度大小關(guān)系c(Na       c(NH3·H2O)。(填“>”、“<”或“=”)
(1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ?mol-1(2分)
(2)①0.225 (2分);正向(2分)
②O2 + 4e+ 4H+=2H2O(2分);0.005 (2分);
③<(2分)
(3)NH4++H2ONH3·H2O+H+(2分);=(2分)

試題分析:(1)根據(jù)蓋斯定律,將①+②相加除以2即得所求方程式,所以甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ?mol-1
(2)①由圖1知甲醇的濃度在10min內(nèi)增加0.75mol/L,所以氫氣濃度減少3×0.75mol/L,0~10 min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為3×0.75mol/L/10min="0.225" mol/(L·min);向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),反應(yīng)物濃度增大,平衡正向移動(dòng);
②正極發(fā)生還原反應(yīng),氧氣得電子結(jié)合氫離子成為水,電極反應(yīng)式為O2 + 4e+ 4H+=2H2O;NaCl溶液的pH值變?yōu)?3,說(shuō)明c(NaOH)=0.1mol/L,其物質(zhì)的量為0.03mol,說(shuō)明生成氯氣0.015mol,轉(zhuǎn)移電子0.03mol,根據(jù)得失電子守恒,每消耗1mol甲醇的物質(zhì)的量是0.005mol;
③圖3的最高點(diǎn)意味著達(dá)平衡時(shí)甲醇的體積分?jǐn)?shù),隨溫度升高,甲醇體積分?jǐn)?shù)減小,說(shuō)明升溫平衡逆向移動(dòng),所以正向?yàn)榉艧岱磻?yīng),△H3<0;
(3)硫酸銨水溶液呈酸性的原因是銨根離子水解使溶液顯酸性,離子方程式為NH4++H2NH3·H2O+H+;室溫時(shí),向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性,則有c(OH-)= c(H),根據(jù)電荷守恒,c(Na+)+c(H)+c(NH4+)= c(OH-)+2c(SO42-),所以c(Na+)+c(NH4+)= 2c(SO42-),再根據(jù)物料守恒得2c(SO42-)=c(NH4+)+c(NH3·H2O),兩式結(jié)合可得c(Na+)= c(NH3·H2O)。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

鎂/H2O2酸性燃料電池采用海水作電解質(zhì)(加入一定量的酸),下列說(shuō)法不正確的是
A.電池總反應(yīng)為:Mg+H2O2=Mg(OH)2
B.正極發(fā)生的電極反應(yīng)為:H2O2+2H++2e=2H2O
C.工作時(shí),正極周圍海水的pH增大
D.電池工作時(shí),溶液中的H+向負(fù)極移動(dòng)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

阿波羅宇宙飛船上使用的是氫-氧燃料電池,其電極總反應(yīng)式為:2H2+O2=2H2O;電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)保持在較高溫度,使水蒸發(fā),下列敘述正確的是(  )
A.此電池能見(jiàn)到淺藍(lán)色火焰
B.H2為正極,O2為負(fù)極
C.工作時(shí)電解液的pH不斷增大
D.電極反應(yīng)為:負(fù)極2H2+4OH--4e-=4H2O正極O2+2H2O+4e-=4OH-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:填空題

利用反應(yīng)“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”設(shè)計(jì)一個(gè)原電池(正極材料用碳棒).裝置圖______:
回答下列問(wèn)題:
(1)該電池的負(fù)極材料是______,發(fā)生______反應(yīng)(填“氧化”或“還原”),電極反應(yīng)為:______電解質(zhì)溶液是______;
(2)正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是______;
(3)若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1mol,則生成銀______克.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:填空題

海底蘊(yùn)藏著大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤氣(CO、H2),再合成甲醇來(lái)代替日益供應(yīng)緊張的燃油。
已知:
① CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)     △H1=+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2(g)        △H2=-35.4 kJ·mol-1
③ CH4 (g)+2H2O (g)=CO2 (g)+4H2(g)   △H3=+165.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)與CO2 (g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為           。
(2)從原料、能源利用的角度,分析反應(yīng)②作為合成甲醇更適宜方法的原因是                            。
(3)水煤氣中的H2可用于生產(chǎn)NH3,在進(jìn)入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液來(lái)吸收其中的CO,防止合成塔中的催化劑中毒,其反應(yīng)是:
[Cu(NH3)2]Ac + CO + NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO    △H<0
[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應(yīng)是             。
(4)將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池,其利用率更高,裝置示意如下圖(A、B為多孔性石墨棒)。持續(xù)通入甲烷,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,消耗甲烷體積VL。

① 0<V≤44.8 L時(shí),電池總反應(yīng)方程式為                                      。
② 44.8 L<V≤89.6 L時(shí),負(fù)極電極反應(yīng)為                                
③ V="67.2" L時(shí),溶液中離子濃度大小關(guān)系為                              。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:填空題

多晶硅是太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的重要原材料。
(1)由石英砂可制取粗硅,其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
SiO2(s)+C(s)=SiO(g)+CO(g) ΔH=a kJ·mol1
2SiO(g)=Si(s)+SiO2(s) ΔH=b kJ·mol1
①反應(yīng)SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)的ΔH=________ kJ·mol1(用含a、b的代數(shù)式表示)。
②SiO是反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物。隔絕空氣時(shí),SiO與NaOH溶液反應(yīng)(產(chǎn)物之一是硅酸鈉)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________。
(2)粗硅提純常見(jiàn)方法之一是先將粗硅與HCl制得SiHCl3,經(jīng)提純后再用H2還原:
SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)。
不同溫度及不同時(shí),反應(yīng)物X的平衡轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖所示。

①X是________(填“H2”或“SiHCl3”)。
②上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K(1 150 ℃)________K(950 ℃)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)SiH4(硅烷)法生產(chǎn)高純多晶硅是非常優(yōu)異的方法。
①用粗硅作原料,熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖所示,電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________。

②硅基太陽(yáng)電池需用N、Si兩種元素組成的化合物Y作鈍化材料,它可由SiH4與NH3混合氣體進(jìn)行氣相沉積得到,已知Y中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%,Y的化學(xué)式為_(kāi)_______。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

下列說(shuō)法不正確的是(    )
A.水解反應(yīng)NH4++H2ONH3·H2O+H+達(dá)到平衡后,升高溫度平衡正向移動(dòng)
B.在硫酸鋇懸濁液中加入足量飽和Na2CO3溶液,振蕩、過(guò)濾、洗滌,沉淀中加入鹽酸有氣體產(chǎn)生,該現(xiàn)象不足以說(shuō)明Ksp(BaSO4)與Ksp(BaCO3)大小關(guān)系。
C.明礬水解生成Al(OH)3膠體,可用作凈水劑
D.如圖所示的反應(yīng)過(guò)程中A+B→X的△H<0,X→C的△H>0

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

下列有關(guān)說(shuō)法正確的是
A.在潮濕的空氣中,馬口鐵和白鐵皮鍍層受損后,鐵都比受損前更容易生銹
B.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說(shuō)明該反應(yīng)的ΔH<0
C.反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0達(dá)到平衡后,升高溫度,反應(yīng)速率v(H2)和H2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大
D.已知氯氣、溴蒸氣分別跟氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下(Q1、Q2的值均大于零):
H2(g) +Cl2(g)=2HCl(g)   △H1=-Q1 kJ·mol-1
H2(g) +Br2(g)=2HBr(g)   △H2=-Q2 kJ·mol-1      則△H1<△H2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:不詳 題型:單選題

有關(guān)說(shuō)法正確的是
A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說(shuō)明該反應(yīng)的△H<0
B.鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比受損前更容易生銹
C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,其他條件不變時(shí)升高溫度,反應(yīng)速率V(H2)和氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率均增大
D.水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大,說(shuō)明水的電離是放熱反應(yīng)

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