烟气中通常含有高浓度SO2、氮氧化物及粉尘颗粒等有害物质，在排放前必须进行脱硫脱硝处理。(...

烟气中通常含有高浓度SO2、氮氧化物及粉尘颗粒等有害物质，在排放前必须进行脱硫脱硝处理。

(1) 利用甲烷可将氮氧化物还原为氮气除去。已知：

2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)；ΔH＝a kJ·mol－1

CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝b kJ·mol－1

CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝c kJ·mol－1

反应CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝________ kJ·mol－1。

(2) H2O2在催化剂αFeOOH的表面上，分解产生·OH。·OH较H2O2和O2更易与烟气中的NO、SO2发生反应。反应后所得产物的离子色谱如图1所示。

①写出·OH氧化NO的化学反应方程式：________。

②当H2O2浓度一定时，NO的脱除效率与温度的关系如图2所示。升温至80 ℃以上，大量汽化的H2O2能使NO的脱除效率显著提高的原因是______________________________，温度高于180 ℃，NO的脱除效率降低的原因是________。

(3) 工业可采用亚硫酸钠作吸收液脱除烟气中的二氧化硫。应用双阳离子交换膜电解技术可使该吸收液再生，同时得到高浓度SO2，其工作原理如图3所示。

① SO2气体在________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)室生成。

②用离子方程式表示吸收液再生的原理：________。

(4) 新型纳米材料氧缺位铁酸盐(ZnFe2Ox)能将烟气中SO2分解除去，若1 mol ZnFe2Ox与足量SO2生成1 mol ZnFe2O4和0.5 mol S，则x＝________。

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烟气的脱硫（除SO2）和脱硝（除NOx）都是环境科学研究的热点。可以通过氧化还原反应或酸碱反应进行脱硫和脱硝。完成下列填空：

（1）烟气中含有一定量的氮氧化物（NOx），可以利用甲烷与NOx一定条件下反应，产物为空气中含有的无害成分，从而消除污染。

写出CH4与NOx反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）用催化剂可以使NO、CO污染同时降低，2NO（g）+2CO （g） N2（g）+2CO2（g），根据传感器记录某温度下NO、CO的反应进程，测量所得数据绘制出下图。

前1s内平均反应速率v（N2）　　　　　　　　　　　　　　

第2s时的X值范围　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）为了除去烟气有害气体SO2并变废为宝，常用熟石灰的悬浊液洗涤废气，反应最终产物为石膏。而不采用澄清石灰水或熟石灰固体替代熟石灰悬浊液来吸收废气。

说明理由：　　　　　　　　　　　　　　

（4）用标准浓度的酸性KMnO4溶液可以测定空气中SO2含量。写出此测定方法的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）双碱法是一种低成本高效率的脱硫方法。先用第一碱作为吸收剂，与含SO2的烟气在吸收塔中接触发生反应，烟气中的SO2被吸收掉，然后脱硫废液在另一反应器中再与第二碱反应，使溶液得到再生，再生后的吸收液循环利用。

可用作第一碱　　　　　　　　　 。可用作第二碱　　　　　　　　 。（选填编号）

a．NaOH　　　 　　 　　 b．Mg(OH)2　　　 　　 　　 c．石灰石　　　　　 　 d．石灰

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煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。回答下列问题：

Ⅰ.利用CO脱硫

(1)工业生产可利用CO气体从燃煤烟气中脱硫，则25℃时CO从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO(g)＋SO2(g)⇌2CO2(g)＋S(s)的焓变△H＝_____________。25℃，100kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示：

(2)在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2mol CO和1mol SO2气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。

①在实验b中，40 min达到平衡，则0～40 min用SO2表示的平均反应速率v(SO2)＝_______。

②与实验a相比，实验b可能改变的条件为_______________，实验c可能改变的条件为_________________。

Ⅱ.利用NH3脱硝

(3)在一定条件下，用NH3消除NO污染的反应原理为：4NH3(g)＋6NO(g)⇌5N2(g)＋6H2O(l)△H＝－1807.98kJ·mol－1。在刚性容器中，NH3与NO的物质的量之比分别为X、Y、Z(其中X<Y<Z)，在不同温度条件下，得到NO脱除率(即NO转化率)曲线如图所示。

①NH3与NO的物质的量之比为X时对应的曲线为_____________(填“a”“b”或“c”)。

②各曲线中NO脱除率均先升高后降低的原因为__________。

③900℃条件下，设Z＝，初始压强p0，则4NH3(g)＋6NO(g)⇌5N2(g)＋6H2O(l)的平衡常数Kp＝_____________(列出计算式即可)。

Ⅲ.利用NaCIO2脱硫脱硝

(4)利用NaClO2的碱性溶液可吸收SO2和NO2(物质的量之比为1:1)的混合气体，自身转化为NaCl，则反应的离子方程式为________________。

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（14分）燃煤烟气中含有大量的氮氧化合物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等，不宜直接排放到空气中，可采用以下措施对燃煤烟气进行处理。

（1）脱硝：选择性催化还原法的脱硝原理是在催化剂存在下，通入甲烷使氮氧化合物（NO_x）转化为无害气体，发生如下反应：

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）脱硫：①石灰石—石膏湿法烟气脱硫的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的

空气反应生成石膏(CaSO₄·2H₂O)。某电厂用煤400吨（煤中含硫质量分数为2.5%），若燃烧时煤中的硫全

部转化成二氧化硫，用石膏湿法烟气脱硫中有96%的硫转化为石膏，则可生产石膏________吨。

②新型纳米材料氧缺位铁酸盐（ZnFe₂Ox），由该铁酸盐（ZnFe₂O₄）经高温还原制得，常温下，它能使工业废气中酸性氧化物分解除去，转化流程如图所示：若2molZnFe₂Ox与足量SO₂可生成1.0molS，

则x＝________。

（3）脱碳：从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。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取五份等体体积CO₂和H₂的的混合气体（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11所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的△H₃________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入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12所示。若在上述平衡体系中再充0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂O(g) （保持温度不变），则此平衡将________移动（填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”）

③直接甲醇燃料电池结构如上图13所示。其工作时负极电极反应式可表示为________。

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煤燃烧的烟气中含有SO2和NO，直接排放会形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝具有重要意义。

（1）选择性催化还原技术是目前成熟的烟气脱硝技术，即在金属催化剂作用下，用还原剂（如NH3）选择性地与NO反应生成N2和H2O。

①已知：4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)　　 ΔH = -905.5kJ/mol

N2(g) + O2(g) 2NO(g)　　　　　　　　　 ΔH =+180 kJ/mol

则该方法中主要反应的热化学方程式是（请补充完整）：

4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g)　　 ΔH =_________

②该方法控制反应温度在315~400℃之间，反应不宜过低也不能过高的原因是_________。

③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]的大小会影响该方法的脱硝率。350℃时，只改变NH3的投放量，反应物X的转化率与氨氮比的关系如右图，则X是_____（填化学式）。氨氮比由0.5增加到1.0时，脱硝主要反应的平衡将向____________方向移动。当氨氮比大于1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是___________。

（2）将烟气中的SO2、NO经O3处理后，再用CaSO3悬浊液吸收，可脱硫、脱硝。

已知：O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应为：

NO + O3NO2 + O2； 2NO + O2 2NO2； SO2+ O3SO3 + O2

用CaSO3悬浊液（pH=8）吸收经O3处理后的烟气时，NO2转化为NO2-，离子方程式为

_____________。

② 在CaSO3悬浊液中加入Na2SO4溶液可提高NO2的吸收速率，请结合化学原理进行解释___________________________。

③烟气经处理后最终得到含Na+、NO2－、SO42－的吸收液。t℃时，向吸收液中加入AgNO3溶液至SO42－恰好完全沉淀（即SO42－浓度等于1.0×10-5 mol·L-1）时，c(NO2－)=_______mol/L。[t℃时，AgNO2（亚硝酸银）的 Ksp= 9.0×10-4、Ag2SO4的Ksp=4.0×10-5。]

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（15分）火力发电厂释放出大量氮氧化物（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＝－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：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　　 △H3

①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)浓度随时间变化如图1所示。回答：0~10 min内，氢气的平均反应速率为　　　 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　　　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②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2所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3　　　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（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：

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-)

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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) ＋ 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：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　　 △H3

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)浓度随时间变化如图所示。

则0~10 min内，氢气的平均反应速率为　　　　　 _______mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(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：

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_______________。

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火力发电厂释放出大量氮氧化物（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＝－574 kJ·mol－1　　　 ①

CH4(g）＋ 4NO(g）＝2N2(g）＋ CO2(g）＋ 2H2O(g）　 △H2＝－1160 kJ·mol－1　　　 ②

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

①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)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为　　 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　　　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为　　　　 mol。

③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3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3　　　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋）　　　　　 c(NH3·H2O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）

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（16分）火力发电厂释放出大量氮氧化合物（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＝－574 kJ/mol

CH4(g）＋ 4NO(g）＝2N2(g）＋ CO2(g）＋ 2H2O(g）　 △H2＝－1160 kJ/mol

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

①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)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为　　 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　　　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为　　　　 。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为　　　　 mol。

③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3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3　　　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是　　　　 (用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋）　　　　 c(NH3·H2O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）

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火力发电厂释放出大量氮氧化合物（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＝－574 kJ/mol

CH4(g）＋ 4NO(g）＝2N2(g）＋ CO2(g）＋ 2H2O(g） △H2＝－1160 kJ/mol

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

①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)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为　 　　　　　　 　 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　 　　 　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为　　　　　　　　 　　 。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为　　 　　　 　　 mol。

③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3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3　　 　　　　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是　　　　　　　　　 　　 　 (用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋）　　 　 　 c(NH3·H2O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）

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