问题标题:
火力发电厂释放出的大量NOx、SO2、CO2会对环境造成污染.对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳处理,可实现节能减排、废物利用等目的.(1)脱硝.利用甲烷催化还原NOx:CH4(g)+4NO2(g)═4N
问题描述:
火力发电厂释放出的大量NOx、SO2、CO2会对环境造成污染.对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳处理,可实现节能减排、废物利用等目的.
(1)脱硝.利用甲烷催化还原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
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为___.
(2)脱碳.CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H3
①将CO2和H2的混合气体分成五等份,将它们分别充入温度不同、容积相同的恒容容器中发生上述反应.反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图1,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3___0(填“>”、“<”或“=”).
②图2是用于笔记本电脑的甲醇燃料电池结构示意图,质子交换膜左右两侧的溶液均为1L 2mol/L H2SO4溶液,当电池中有1mol e-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为___(忽略气体的溶解,假设反应物完全耗尽).
(3)脱硫.①某种脱硫工艺中将废气处理后,与一定量的氨气、空气、水反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品氮肥.设废气中SO2、NO2的物质的量之比为1:1,则该反应的化学方程式为___.
②25℃时pH均为4的硝酸铵溶液和稀硝酸中由水电离出的氢离子浓度分别为c1、c2,则c1与c2的比值等于___.
董宇欣回答:
(1)已知: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,
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.利用盖斯定律将两式相加,可得
2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734kJ/mol,
即CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ•mol-1,
故答案为:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol;
(2)①由图可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反应进行,升高温度平衡吸热方向进行,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即△H3<0,故答案为:<;
②负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,当转移1mol电子时,左侧质量减轻16
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