Question

（2011?天津模擬）火力發(fā)電廠釋放出大量的氮氧化物（NO_x）、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NO_x：
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

CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/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1所示，則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H₃

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②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(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示．試回答：0～10min內(nèi)，氫氣的平均反應(yīng)速率為

0.225

mol/（L?min）；該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為

16

3

；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)CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)

變大

（填變大、減少、不變）．
（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，其原因用離子方程式表示為

NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺

；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(xiě)“＞”“=”或“＜”）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式的意義和書(shū)寫(xiě)方法來(lái)回答；
（2）①根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響知識(shí)來(lái)回答；
②根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率v=

△c

△t

以及平衡常數(shù)的計(jì)算方法：三段式來(lái)計(jì)算，并根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響知識(shí)來(lái)回答；
（3）溶液中銨根離子水解顯示酸性，硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液溶液的pH=7，則氫離子和氫氧根離子濃度相等，根據(jù)電荷守恒來(lái)計(jì)算．

解答：解：（1）已知：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
則CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=

1

2

（-574kJ?mol^-1-1160kJ?mol^-1）=-867 kJ/mol
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ/mol；
（2）①根據(jù)圖是內(nèi)容知道：溫度升高，甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH）減小，平衡逆向移動(dòng)，所以反應(yīng)是放熱的，即△H＜0，故答案為：＜；
 ②0～10min內(nèi)，二氧化碳的平均反應(yīng)速率=

1.0mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），所以氫氣的反應(yīng)速率是3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），
         CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
初始濃度：1       3          0         0
變化濃度：0.75     2.25     0.75      0.75
平衡濃度：0.25     0.75     0.75       0.75
所以平衡常數(shù)K=

0.752

0.25×0.753

=

16

3

向該容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，會(huì)使得壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，所以則再次達(dá)到平衡時(shí)CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)變大，故答案為：0.225；

16

3

；變大；
（3）硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH＜7，其原因是溶液中銨根離子水解顯示酸性，即NH₄⁺+H₂O═NH₃?H₂O+H⁺，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（NH₄⁺）=c（NO₃^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）+c（H⁺）＜c（NO₃^-）+c（OH^-），故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及化學(xué)反應(yīng)中的能量變化以及化學(xué)平衡知識(shí)的綜合計(jì)算知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度大．