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(20分)氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等气体会造成环境问题。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)
更新时间: 2025-08-24 10:18:51
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问题描述:

(20分)氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等气体会造成环境问题。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:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   △H3

在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。

则0~10min内,氢气的平均反应速率为       _______mol/(L·min);第10min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),则平衡        (填“正向”、“逆向”或“不”)移动。

(3)脱硫。利用Na2SO3溶液可脱除烟气中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-)︰n(HSO3﹣)变化关系如下表:

n(SO32﹣)︰n(HSO3﹣)

91︰9

1︰1

9︰91

pH

8.2

7.2

6.2

①由上表判断,NaHSO3溶液显  性,用化学平衡原理解释:            。

②当溶液呈中性时,离子浓度关系正确的是(选填字母):     。

a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)

b.c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)

c.c(Na+)+c(H+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)

(4)利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,用阴极排出的溶液可吸收NO2。

①阳极的电极反应式为_________________。

②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。

 

康海霞回答:
  (1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1(3分)(2)0.225(2分);   正向(2分)(3)①酸(2分) 溶液中存在:HSO3-SO32-+H+HSO3-+H2OH2SO3+OH- 电离程...
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