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（14分）甲醇是重要的化工原料，在工業生產上的應用十分廣泛。
（1）利用太陽能或生物質能分解水制H₂，然后可將H₂與CO₂轉化為甲醇。已知：
光催化制氫：2H₂O(l)===2H₂(g)＋O₂(g)  ΔH＝＋571.5 kJ/mol   ①
H₂與CO₂耦合反應：3H₂(g)＋CO₂(g)===CH₃OH(l)＋H₂O(l)  ΔH＝－137.8 kJ/mol   ②
則反應：2H₂O(l)＋CO₂(g) = CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)的ΔH＝     kJ/mol。
你認為該方法需要解決的技術問題有     （填字母）。
a. 開發高效光催化劑
b. 將光催化制取的H₂從反應體系中有效分離，并與CO₂耦合催化轉化
c. 二氧化碳及水資源的來源供應
（2）工業上由甲醇制取甲醛的兩種方法如下（有關數據均為在298 K時測定）：
反應I：CH₃OH(g)＝HCHO(g)＋H₂(g)  ΔH₁＝＋92.09kJ/mol，K₁＝3.92×10^－11。
反應II：CH₃OH(g)＋1/2O₂(g)＝HCHO(g)＋H₂O(g)  ΔH₂＝－149.73 kJ/mol，K₂＝4.35×10²⁹。
①從原子利用率看，反應     （填“I”或“II”。下同）制甲醛的原子利用率更高。從反應的焓變和平衡常數K值看，反應   制甲醛更有利。
②下圖是甲醇制甲醛有關反應的lgK（平衡常數的對數值）隨溫度T的變化。圖中曲線（1）表示的是反應     。

（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脫氮工藝進行處理，在硝化細菌的作用下將NH₄^＋氧化為NO₃^－（2NH₄⁺+3O₂＝2HNO₂+2H₂O +2H⁺；2HNO₂ +O₂＝2HNO₃）。然后加入甲醇，甲醇和NO₃^－反應轉化為兩種無毒氣體。
①上述方法中，1 g銨態氮元素轉化為硝態氮元素時需氧的質量為     g。
②寫出加入甲醇后反應的離子方程式：     。
（4）甲醇燃料電池的工作原理如圖所示，則該電池負極的電極反應式為   。

火力發電廠釋放出大量的氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環境污染。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現綠色環保、節能減排、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＝-574 kJ·mol^－1

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

甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為__________。

（2）脫碳。將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為：

CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）  △H₃

①取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質的量之比均為1∶3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發生上述反應，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數φ（CH₃OH） 與反應溫度T的關系曲線如右圖所示，則上述CO₂轉化為甲醇的反應的△H₃__________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，進行上述反應。測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如右下圖所示。下列說法正確的是__________（填字母代號）。

       A．第10 min后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，則再次達到平衡時c（CH₃OH）=1．5 mol/L

       B．0~10 min內，氫氣的平均反應速率[為0．075 mol/（L·min）

       C．達到平衡時，氫氣的轉化率為0．75

       D．該溫度下，反應的平衡常數的值為3/16

E．升高溫度將使n（CH₃OH）/n（CO₂）減小

③直接甲醇燃料電池結構如右下圖所示。其工作時正極的電極反應式可表

示為             。

（3）脫硫。某種脫硫工藝中將廢氣經處理后，與一定量的氨氣、空氣反應，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產品化肥。硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH＜7，其中原因可用一個離子方程式表示為：                         ；在一定物質的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，則溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）__________c（NO₃^-）+c（OH^-）（填寫“＞”“＝”或“＜”）

（12分）火力發電廠釋放出大量的氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環境污染。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現綠色環保、節能減排、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＝－574 kJ·mol^－1

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

甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為                    。

       （2）脫碳。將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為：

CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）  △H₃

①取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質的量之比均為1∶3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發生上述反應，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數φ（CH₃OH）與反應溫度T的關系曲線如圖1所示，則上述CO₂轉化為甲醇的反應的△H₃         0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

    ②在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，進行上述反應。測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示。下列說法正確的是         （填字母代號）。

         A．第10 min后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，則再次達到平衡時c（CH₃OH）=1.5 mol/L

         B．0~10 min內，氫氣的平均反應速率為0.075mol/（L·min）

         C．達到平衡時，氫氣的轉化率為0.75

         D．升高溫度將使n（CH₃OH）/n（CO₂）減小

③甲醇燃料電池結構如下圖所示。其工作時正極的電極反應式可表示為          

（3）脫硫。某種脫硫工藝中將廢氣經處理后，與一定量的氨氣、空氣反應，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產品化肥。硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH＜7，其中原因可用一個離子方程式表示為：                     ；在一定物質的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，溶液的pH=7，則溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）     c（NO₃^-）+c（OH^-）（填“＞”“＝”或“＜”）

火力發電廠釋放出大量的氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環境污染。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現綠色環保、節能減排、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＝－574 kJ·mol^－1

CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）    

△H₂＝－1160 kJ·mol^－1

甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為__________。

   （2）脫碳。將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為：

CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）  △H₃

①取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質的量之比均為1∶3），

分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發生上述反應，反應相同時間

后，測得甲醇的體積分數φ（CH₃OH）與反應溫度T的關系曲線如下圖所示，則

上述CO₂轉化為甲醇的反應的△H₃__________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，進行上述反應。測得CO₂

和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如下圖所示。下列說法正確的是__________（填

字母代號）。

        A．第10 min后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，則再次達到平衡時c（CH₃OH）=1．5 mol·L^-1

        B．0~10 min內，氫氣的平均反應速率為0．075 mol/（L·min）

        C．達到平衡時，氫氣的轉化率為0．75

        D．該溫度下，反應的平衡常數的值為3/16

        E．升高溫度將使n（CH₃OH）/n（CO₂）減小

③甲醇燃料電池結構如下圖所示。其工作時正極的電極反應式可表示為_______。

（3）脫硫。某種脫硫工藝中將廢氣經處理后，與一定量的氨氣、空氣反應，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產品化肥。設煙氣中的SO₂、NO₂的物質的量之比為1∶1，則該反應的化學方程式為__________。

    （4）硫酸銨和硝酸銨的水溶液的pH＜7，其中原因可用一個離子方程式表示為：__________；在一定物質的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，則溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）__________c（NO₃^-）+c（OH^-）（填寫“＞”“＝”或“＜”）