题目内容
（2011?天津模拟）火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染．对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、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．将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，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的关系曲线如图1所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．试回答：0～10min内，氢气的平均反应速率为
；第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，则再次达到平衡时CH3OH（g）的体积分数
（3）脱硫．某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥．硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH＜7，其原因用离子方程式表示为
（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
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ/mol
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ/mol
．（2）脱碳．将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，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的关系曲线如图1所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”）．②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．试回答：0～10min内，氢气的平均反应速率为
0.225
0.225
mol/（L?min）；该温度下，反应的平衡常数的值为| 16 |
| 3 |
| 16 |
| 3 |
变大
变大
（填变大、减少、不变）．（3）脱硫．某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥．硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH＜7，其原因用离子方程式表示为
NH4++H2O?NH3?H2O+H+
NH4++H2O?NH3?H2O+H+
；在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则溶液中c（Na+）+c（H+）＜
＜
c（NO3-）+c（OH-）（填写“＞”“=”或“＜”）分析：（1）根据盖斯定律和热化学方程式的意义和书写方法来回答；
（2）①根据温度对化学平衡移动的影响知识来回答；
②根据化学反应速率v=
以及平衡常数的计算方法：三段式来计算，并根据压强对化学平衡移动的影响知识来回答；
（3）溶液中铵根离子水解显示酸性，硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液溶液的pH=7，则氢离子和氢氧根离子浓度相等，根据电荷守恒来计算．
（2）①根据温度对化学平衡移动的影响知识来回答；
②根据化学反应速率v=
| △c |
| △t |
（3）溶液中铵根离子水解显示酸性，硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液溶液的pH=7，则氢离子和氢氧根离子浓度相等，根据电荷守恒来计算．
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
则CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=
（-574kJ?mol-1-1160kJ?mol-1）=-867 kJ/mol
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ/mol；
（2）①根据图是内容知道：温度升高，甲醇的体积分数φ（CH3OH）减小，平衡逆向移动，所以反应是放热的，即△H＜0，故答案为：＜；
②0～10min内，二氧化碳的平均反应速率=
=0.075mol/（L?min），所以氢气的反应速率是3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），
CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）
初始浓度：1 3 0 0
变化浓度：0.75 2.25 0.75 0.75
平衡浓度：0.25 0.75 0.75 0.75
所以平衡常数K=
=
向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，会使得压强增大，平衡正向移动，所以则再次达到平衡时CH3OH（g）的体积分数变大，故答案为：0.225；
；变大；
（3）硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH＜7，其原因是溶液中铵根离子水解显示酸性，即NH4++H2O═NH3?H2O+H+，硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则溶液中c（Na+）+c（H+）+c（NH4+）=c（NO3-）+c（OH-），所以c（Na+）+c（H+）＜c（NO3-）+c（OH-），故答案为：＜．
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1160kJ?mol-1
则CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=
| 1 |
| 2 |
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ/mol；
（2）①根据图是内容知道：温度升高，甲醇的体积分数φ（CH3OH）减小，平衡逆向移动，所以反应是放热的，即△H＜0，故答案为：＜；
②0～10min内，二氧化碳的平均反应速率=
| 1.0mol/L-0.25mol/L |
| 10min |
CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）
初始浓度：1 3 0 0
变化浓度：0.75 2.25 0.75 0.75
平衡浓度：0.25 0.75 0.75 0.75
所以平衡常数K=
| 0.752 |
| 0.25×0.753 |
| 16 |
| 3 |
向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，会使得压强增大，平衡正向移动，所以则再次达到平衡时CH3OH（g）的体积分数变大，故答案为：0.225；
| 16 |
| 3 |
（3）硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH＜7，其原因是溶液中铵根离子水解显示酸性，即NH4++H2O═NH3?H2O+H+，硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则溶液中c（Na+）+c（H+）+c（NH4+）=c（NO3-）+c（OH-），所以c（Na+）+c（H+）＜c（NO3-）+c（OH-），故答案为：＜．
点评：本题涉及化学反应中的能量变化以及化学平衡知识的综合计算知识，属于综合知识的考查，难度大．
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