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=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    
△H2=-1160 kJ·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的关系曲线如下图所示,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1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2
和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是__________(填
字母代号)。

A.第10 min后,向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,则再次达到平衡时c(CH3OH)=1.5 mol·L-1
B.0~10 min内,氢气的平均反应速率为0.075 mol/(L·min)
C.达到平衡时,氢气的转化率为0.75
D.该温度下,反应的平衡常数的值为3/16
E.升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)减小
③甲醇燃料电池结构如下图所示。其工作时正极的电极反应式可表示为_______。

(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。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1∶1,则该反应的化学方程式为__________。
(4)硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH<7,其中原因可用一个离子方程式表示为:__________;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“<”)

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识,解决下列问题:

⑴已知某反应的平衡表达式为:

它所对应的化学反应方程式为:

⑵利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:

①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ·mol

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.5kJ·mol

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);ΔH=-41.3kJ·mol

总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=__________

(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

 

该反应的正反应方向是反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:。

(4)从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等。

对反应:N2O4(g)2NO2(g)△H>0,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是。

A.A、C两点的反应速率:A>C

B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅

C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C

D.由状态B到状态A,可以用加热的方法

E.A、C两点的化学平衡常数:A>C

(5)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol1。现在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下。下列说法正确的是

 

 

工业上由FeS2制H2SO4的转化关系如下:

填写下列空白:
(1)已知吸收塔中每40gSO3气体被水完全吸收生成液态硫酸放出65.15kJ,写出该反应的热化学方程式______;
(2)接触室内发生的反应为:
SO2(g)+O2(g)  SO3(g)△H=a kJ?mol-1
下表为不同温度(T)下该反应的化学平衡常数(K):
T/K673723823923
K42337.420.54.68
①根据上表数据及化学平衡理论,上述反应中a______0(填“>”或“<”);
②K值越大,表明反应达到平衡时______(填标号).
A.SO2的转化率一定越高 B.SO3的产量一定越大
C.正反应进行得越完全   D.化学反应速率越大
(3)考虑综合经济效益,当炉渣含铁量大于45%时,可用于制硫酸亚铁等.下列利用炉渣里的Fe2O3制FeSO4的方案中,最能体现绿色化学理念的方案是______(填标号);
A.Fe2O3FeFeSO4;B.Fe2O3Fe2(SO43FeSO4;C.Fe2O3FeFeSO4
(4)为了探究接触室里催化剂颗粒(粗颗粒和细颗粒),反应的温度(673K和723K),反应的压强(101Kpa和1010Kpa)对反应速率的影响,通过变换这些实验条件,至少需要完成______个实验然后进行对比得出结论;
(5)为实现绿色环保、节能减排和废物利用等目的,某硫酸厂用碳酸钙作吸收剂与水配成浆液,洗涤尾气(SO2的体积分数为0.200%)并吸收SO2,得到石膏.求:22.4m3(标准状况下)的尾气可制得石膏______千克;(取两位有效数字)(设二氧化硫的利用率为80.0% )
(6)科学家研究出以图所示装置用电化学原理生产硫酸的新工艺,其阳极的电极反应式为______,总反应的化学方程式为______.

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