Question

14．火力發(fā)電廠釋放出的大量NONO_x、SO₂、CO₂會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染．對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實(shí)現(xiàn)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=-867 kJ/mol．
（2）脫硫：①某種脫硫工藝將廢氣處理后可獲得硫酸銨和硝酸銨，物質(zhì)的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液，前者的c（NH₄⁺）與后者的c（NH₄⁺）的關(guān)系是A．
A．大于2倍  B．等于2倍  C．介于2倍與2倍之間 D．小于1倍
②25℃時(shí)pH均為4的硝酸銨溶液和稀硝酸中由水電離出的氫離子濃度分別為c₁、c₂，則c₁與c₂的比值等于10⁶．
（3）脫碳：廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇（CH₃OH）可用于制作甲醇燃料電池（結(jié)構(gòu)如圖），質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1L2mol•L^-1H₂SO₄溶液．電極c上發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，當(dāng)電池中有1mole^-發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為12g （假設(shè)反應(yīng)物a、b耗盡，忽略氣體的溶解）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，利用已知化學(xué)反應(yīng)方程式乘以某個(gè)系數(shù)相加或相減，構(gòu)造出目標(biāo)化學(xué)反應(yīng)方程式，該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為已知化學(xué)反應(yīng)方程式的焓變乘以某個(gè)系數(shù)相加或相減得到；
（2）①物質(zhì)的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液，銨根離子水解溶液顯酸性，銨根離子濃度越大其水解程度越小；
②硝酸銨水解促進(jìn)水的電離，C₁=10^-4 mol/L，稀醋酸抑制水的電離，C₂=c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$=10^-10 mol/L；
（3）負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，按照電極反應(yīng)式計(jì)算；

解答 解：（1）已知：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，
不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的．利用蓋斯定律將兩式相加，可得
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734 kJ/mol，
即CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ/mol；
（2）①物質(zhì)的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液，銨根離子水解溶液顯酸性，銨根離子濃度越大其水解程度越小，前者的c（NH₄⁺）與后者的c（NH₄⁺）的關(guān)系是大于其2倍，故選A，
故答案為：A；
②硝酸銨水解促進(jìn)水的電離，C₁=10^-4 mol/L，稀醋酸抑制水的電離，C₂=c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$=10^-10 mol/L，因此則c₁與c₂的比值等于$\frac{1{0}^{-4}}{1{0}^{-10}}$=10⁶，
故答案為：10⁶ ；
（3）負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，左側(cè)質(zhì)量減輕$\frac{1}{6}$×12g=2g，還要有1molH⁺通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，質(zhì)量減少1g，正極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，右側(cè)質(zhì)量增加32g×$\frac{1}{4}$=8g，加上轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的1gH⁺，因此左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為8g+1g+2g+1g=12g，
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；12．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)以及電化學(xué)知識(shí)，綜合考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，把握電極方程式的書(shū)寫，注意質(zhì)子交換膜的性質(zhì)，難度中等．