1.(2019·福州四校高三联考)燃煤的过程中排放大量CO2、SO2、NOx以及固体颗粒物,对环境污染严重。请回答下列问题:
(1)将煤作为燃料常通过下列两种途径:
途径Ⅰ:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 ①
途径Ⅱ:先制水煤气,后燃烧水煤气
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0 ②
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0 ③
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0 ④
ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式是_________________________________。
(2)已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值(lg K)如表:
气化反应
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lg K
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700 K
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900 K
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1 200 K
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C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) i
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-2.64
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-0.39
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1.58
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C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ii
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-1.67
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-0.03
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1.44
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升高温度时,反应i中H2的产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。在900 K时,反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数的对数值(lg K)为__________。
(3)为了减少燃煤污染,可将煤燃烧产生的SO2制成自发电池,其电池总反应为2SO2+O2+2H2O===2H2SO4,该电池的负极反应式为_____________________________________。
用这种方法处理含SO2废气的优点是________________________________________。
(4)新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中的SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。亚硫酸铵又可用于燃煤烟道气脱氮,将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥,形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式:___________________________________。
(5)用K2CO3溶液可吸收燃煤反应中生成的CO2,常温下pH=10的K2CO3溶液中由水电离的OH-的物质的量浓度为______________。常温下,0.1 mol·L-1KHCO3溶液的pH>8,则溶液中c(H2CO3)________(填“>”“=”或“<”)c(CO)。
解析:(1)根据盖斯定律,由(②×2+③+④)/2可得①,则2ΔH1=2ΔH2+ΔH3+ΔH4。(2)依题表中数据可知,温度升高时,反应i的lg K增大,平衡正向移动,反应i中H2的产率增大。根据盖斯定律,由反应ii-反应i得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),900 K时,此反应的平衡常数K==100.36,则lg K=0.36。(3)2SO2+O2+2H2O===2H2SO4,在此反应中,SO2被氧化生成H2SO4,通入SO2的一极是负极,负极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-===SO+4H+。(4)NO2与(NH4)2SO3反应时,NO2是氧化剂,还原产物是N2;(NH4)2SO3是还原剂,氧化产物是(NH4)2SO4。(5)常温下pH=10的K2CO3溶液中,c(H+)=1×10-10mol·L-1,c(OH-)=1×10-4mol·L-1,K2CO3溶液中的OH-就是由水电离产生的。KHCO3溶液显碱性,说明HCO的水解能力大于其电离能力,故c(H2CO3)>c(CO)。
答案:(1)2ΔH1=2ΔH2+ΔH3+ΔH4