Question

火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化碳、二氧化硫等气体会造成环境污染．但二氧化硫、二氧化

火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化碳、二氧化硫等气体会造成环境污染．但二氧化硫、二氧化碳和氮的氧化物也是常用的化工原料．对燃煤废气进行综合处理、合理应用，可实现绿色环保、节能减排、变废为宝等目的．（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-1CH4（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：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H3①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，则上述CO2转化为甲醇反应的△H3______0．（填“＞”、“＜”或“=”）．②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3molH2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化图2所示．试求出反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常数的数值：K=______．（3）脱硫．Ⅰ．利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2．在钠碱循环法中，用Na2SO3溶液作为吸收液．吸收液吸收SO2的过程中，溶液的pH随n（SO32-）：n（HSO3-）变化关系如下表：n（SO32-）：n（HSO3-）91：91：19：91pH8.27.26.2ⅰ．由上表判断，NaHSO3溶液显______性．（填“酸”、“中”或“碱”）ⅱ．当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是（选填字母）______．a．c（H+）=c（OH-） b．c（HSO3-）＞c（SO32-） c．c（Na+）=c（SO32-）+c（HSO3-）Ⅱ．利用发电厂产生的尾气中的SO2制成如图3所示的自发电池，其电池反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，该电池电动势可达1V以上．实际过程中，将SO2通入电池的负极，则负极反应式为______．质子在电解质溶液中的移动方向：______（填编号：a．经过质子膜由左到右； b．经过质子膜由右到左）．

Answer 1

（1）因盖斯定律，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．两式相加，可得
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ/mol，
故答案为：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 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开始CO₂的浓度为1mol/L，故容器的体积为

1mol

1mol/L

=1L，H₂的起始浓度为

3mol

1L

=3mol/L，则：
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）：1        3         0         0
变化（mol/L）：0.75     2.25      0.75      0.75
平衡（mol/L）：0.25     0.75      0.75      0.75
故该温度下平衡常数k=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33；
故答案为：5.33；
（3）Ⅰ．i．HSO₃^-既能电离出H⁺又能水解出OH^-，而SO₃^2-只水解出OH^-显碱性，根据表格知，当亚硫酸氢根离子的物质的量大于亚硫酸根离子的物质的量时，亚硫酸氢钠溶液呈酸性，这说明HSO₃^-以电离为主，即NaHSO₃溶液显酸性；故答案为：酸；
ii．当溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，亚硫酸氢根离子浓度大于亚硫酸根离子浓度．
a、溶液呈中性时，溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，故a正确；
b、从表格可以看出，C（HSO₃^-）的浓度也大，溶液的pH越小，当n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）=C（SO₃^2-）：C（HSO₃^-）=1：1时，溶液的pH=7.2，故当溶液呈中性即pH=7时，C（SO₃^2-）：C（HSO₃^-）＜1：1，即c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-），故b正确；
c、溶液呈电中性，溶液中阴阳离子所带电荷相等，即有：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），溶液呈中性时，c（H⁺）=c（OH^-），所以c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），故c错误；
故选ab．
Ⅱ．原电池总方程式为2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，正极的电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，用总的减去正极的电极反应式得负极电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，阳离子在电解质溶液中由负极移动到正极，即经过质子膜由左到右，选a，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；a．