高中化学探究电解池作用试题

工业电解饱和食盐水模拟装置的结构如图所示：

（1）写出电解饱和食盐水的化学方程式                ，该工业称为                  工业
（2）实际生产中使用的盐往往含有一些杂质，在电解食盐水之前，需要提纯食盐水。为了除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作，正确的操作顺序是                 
①过滤 ②加过量的NaOH溶液 ③加适量的盐酸 ④加过量的Na₂CO₃溶液 ⑤加过量的BaCl₂溶液

A．①④②⑤③

B．④①②⑤③

C．②⑤④①③

D．⑤②④③①

（3）在该装置中写出装NaOH溶液试管中所发生的化学反应方程式（并用双线桥表示电子的转移的方向和数目）                   。

某小组同学以碳棒为电极电解CuCl₂溶液时，发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外，还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的产物，同学们阅读资料并设计了如下过程：
Ⅰ.有关资料：铜的化合物颜色性质如下

物质	颜色、性质	物质	颜色、性质
氢氧化铜Cu(OH)2	蓝色固体不溶于水	硫酸铜(CuSO4)	溶液呈蓝色
氧化亚铜(Cu2O)	红色固体不溶于水	氯化铜(CuCl2)	浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色
氯化亚铜(CuCl)	白色固体不溶于水	碱式氯化铜	绿色固体不溶于水

Ⅱ.探究实验：
（1）提出假设：
①红色物质一定有铜，还可能有Cu₂O；
②白色物质为铜的化合物，其化学式可能为_______________________。
（2）实验验证：
取电解CuCl₂溶液后的阴极碳棒，洗涤、干燥，连接下列装置进行实验，验证阴极产物，

①实验前，检查装置A气密性的方法是____________________________。
②实验时，各装置从左至右的连接顺序为A→________→________→B→________→________。
（3）观察现象，得出结论
实验结束后，碳棒上的白色物质变为红色，F中物质不变色，D中出现白色沉淀，根据现象①碳棒上的红色物质是否有Cu₂O__________(填“是”或“否”)，理由是_________________________；
②装置__________(填上图中装置编号)中__________的现象说明提出假设②中的白色物质一定存在；
③写出装置B中发生反应的化学方程式                           。

目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄ (g）＋4NO₂ (g）＝4NO(g）＋CO₂ (g）＋2H₂ O(g） ΔH＝－574 kJ·mol^－1
②CH₄ (g）＋4NO(g）＝2N₂ (g）＋CO₂ (g）＋2H₂ O(g） ΔH＝－1160 kJ·mol^－1
③H₂O(g）＝H₂O(l） ΔH＝－44．0 kJ·mol^－1
写出CH₄(g）与NO₂(g）反应生成N₂(g）、CO₂(g）和H₂O(l）的热化学方程式__________
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s）＋2NO(g）N₂ (g）＋CO₂ (g）某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下

浓度/mol·L^-1 时间/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______
A．容器内CO₂的浓度保持不变
B．v_正（N₂）="2" v_正（NO）
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②在该温度下时．该反应的平衡常数为              (保留两位小数）；
③在30 min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是_____________。
（3）合成塔失去活性的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为： Zn(s） ＋2MnO₂ (s） ＋H₂O(l） = Zn(OH）₂ (s） ＋Mn₂O₃(s） ，该电池正极的电极反应式是               。PbO₂可以通过石墨为电极，Pb(NO₃）₂和Cu(NO₃）₂的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为            ，阴极上观察到的现象是；            若电解液中不加入Cu(NO₃）₂这样做的主要缺点是             。

(16分)氮氧化合物是目前造成大气污染的主要气体。NO在空气中存在如下反应：
2NO(g) + O₂(g) 2NO₂(g)  ΔH
（1）上述反应分两步完成，其中第一步反应①如下，写出第二步反应②的热化学方程式（其反应的焓变ΔH₂用含ΔH、ΔH₁的式子来表示）：
①2NO(g) N₂O₂(g)     ΔH₁<0   ②__________________________
（2）在某温度下的一密闭容器中充入一定量的NO₂，测得NO₂的浓度随时间的变化曲线如下图所示，前5 秒内的O₂的平均生成速率为___________________mol•L^-1•s^-1，该条件下反应：2NO + O₂2NO₂的化学平衡常数数值为_________________，平衡后某时刻，升高反应体系的温度，建立新平衡状态后，测的混合气体的平均相对分子质量小于原平衡状态，则：
2NO(g) + O₂(g)  2NO₂(g)      ΔH______0（填“<”或 “>”）；

（3）2NO(g) + O₂(g)  2NO₂(g)的两步反应中，反应①的反应速率数值较大，是一个快反应，会快速建立平衡状态，而反应②是一个慢反应，则决定反应2NO(g) + O₂(g)  2NO₂(g)反应速率的是反应__________（填”①”或“②”）。对（2）中反应体系升高温度的过程中，发现2NO(g) + O₂(g)  2NO₂(g)的反应速率变慢，结合该反应的两步反应过程分析可能的原因__________________________(反应未使用催化剂)。
（4）若（2）中反应体系，反应开始时使用催化剂，请在（2）的图中画出该反应体系反应进程可能的曲线。
（5）电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路，原理是将NO_x在电解池中分解成无污染的N₂和O₂除去，如右图示，两电极间是固体氧化物电解质，在一定条件下可自由传导O^2­-，电解池阴极反应为__________________。

煤是一种重要的化工原料，人们将利用煤制取的水煤气、焦炭、甲醚等广泛用于工农业生产中。
（1）已知：

①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）   △H=+131.3kJ·mol^﹣1
②CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g） △H=+41.3kJ·mol^﹣1
则碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为                 。
该反应在           （填“高温”、“低温”或“任何温度”）下有利于正向自发进行．
（2）有人利用炭还原法处理氮氧化物，发生反应C（s）+2NO（g） N₂（g）+CO₂（g）．向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，在T₁℃时，不同时间测得各物质的浓度如下表所示：

	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0．25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①10～20min内，N₂的平均反应速率v（N₂）=                      ．
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是__________（填字母序号）．
A．通入一定量的NO        B．加入一定量的活性炭
C．加入合适的催化剂      D．适当缩小容器的体积
（3）研究表明：反应CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

若反应在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的浓度均为0.020mol·L^﹣1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为              ．
（4）用CO做燃料电池电解CuSO₄溶液、FeCl₃和FeCl₂混合液的示意图如图1所示，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极．工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同．

①乙中A极产生的气体在标准状况下的体积为             ．
②丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2所示，则图中③线表示的是            （填离子符号）的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要             mL 5.0mol·L^﹣1 NaOH溶液．

发生在天津港“8·12”特大火灾爆炸事故，再一次引发了人们对环境问题的关注。
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)==H₂O(g) ΔH₁＝－241.8 kJ·mol^－1
C(s)＋1/2O₂(g)===CO(g)  ΔH₂＝－110.5 kJ·mol^－1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为：                         。
（2）由于CaC₂、金属钠、金属钾等物质能够跟水反应给灾后救援工作带来了很多困难。如果在实验室，你处理金属钠着火的方法是                         。
（3）事故发生后,爆炸中心区、爆炸区居民楼周边以及海河等处都受到了严重的氰化物污染。处理NaCN的方法是：用NaClO在碱性条件下跟NaCN反应生成无毒害的物质，试写出该反应的离子反应方程式            。
（4）电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO₃^-的原理如图所示，电源正极为     （填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺=5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为                   。

（5）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O₇^2-转化为Cr(OH)₃沉淀除去。已知在常温下：Ksp[Fe(OH)₂]= 1×10^－15、Ksp[Fe(OH)₃]= 1×10^－38、Ksp[Cr(OH)₃]= 1×10^－23，当离子浓度在1×10^－5mol/L以下时认为该离子已经完全沉淀，请回答：
①相同温度下Fe(OH)₃的溶解度       Cr(OH)₃的溶解度（填“>”、“<”或“=”）
②浓度为0.1mol/L的Fe²⁺与10. 0mol/L Cr³⁺同时生成沉淀的pH范围是       。

某化学兴趣小组进行有关电解食盐水的探究实验，电解装置如图所示。

实验一：电解饱和食盐水。
（1）配制饱和食盐水所需的玻璃仪器有：烧杯、量筒、                  。
（2）电解饱和食盐水的化学方程式为                 。
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析。
相同条件下，电解1mol·L^-1 NaCl溶液并收集两极产生的气体。在X处收集到V₁mL气体，同时，在Y处收集到V₂mL气体，停止电解。结果发现V₂<V₁，且与电解饱和食盐水相比，Y处收集到的气体颜色明显较浅。经讨论分析，导致上述现象的原因有：
ⅰ.有部分Cl₂溶于NaCl溶液中；ⅱ.有O₂生成。
（3）设计实验证明有部分Cl₂溶于NaCl溶液中。实验方案为：取少量           电极附近溶液。
（4）证明有O₂生成并测定O₂的体积。按如右图所示装置进行实验，通过注射器缓缓地将在Y处收集到V₂mL气体全部推入装置A(盛有足量试剂NaOH溶液)中，最终，量气管中收集到V₃mL气体(设V₁、V₂、V₃均在相同条件下测得)。

①装置A的作用是                。
②本实验中，观察到________________的现象，说明石墨电极上有O₂生成。
③实验中是否需要预先除尽装置中的空气？             （填“是”或“否”）。
（5）实验二中，在石墨电极上产生的Cl₂的总体积为         mL（用代数式表示）。

甲醇（CH₃OH）是一种重要的化工原料，也是一种比较理想的燃料。甲醇在各个领域有着广泛的应用。
（1）实验测得：32 g甲醇在氧气中完全燃烧，生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_________________________。
（2）燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。下图是一个化学过程的示意图。2CH₃OH+3O₂+4KOH K₂CO₃+6H₂O

①A（石墨）电极的名称是               。
②通入O₂的电极的电极反应式是________________
③写出通入CH₃OH的电极的电极反应式是                 。
④乙池中反应的化学方程式为                    。
⑤当电路中通过0.01mol电子时，丙池溶液的C(H⁺) =          mol/L（忽略电解过程中溶液体积的变化）。
（3）合成甲醇的主要反应是：2H₂（g）+ CO（g）CH₃OH（g） △H="—90.8" kJ·mol^—1。
①在恒温恒容条件下，充入一定量的H₂和CO，发生反应2H₂（g）+ CO（g） CH₃OH（g）。则该反应达到平衡状态的标志有
a．混合气体的密度保持不变        b．混合气体的总压强保持不变
c．CO的质量分数保持不变         d．甲醇的浓度保持不变
e．v_正（H₂）= v_逆（CH₃OH）        f．v（CO）= v（CH₃OH）
②要提高反应2H₂­（g）+ CO（g） CH₃OH（g）中CO的转化率，可以采取的措施是：
a．升温    b．加入催化剂
c．增加CO的浓度    d．加入H₂
e．加入惰性气体     f．分离出甲醇

铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛。
（1）由辉铜矿制取铜的反应过程为：
2Cu₂S(s) + 3O₂ (g) = 2Cu₂O(s) + 2SO₂(g)    △H=－768.2kJ·mol^－1
2Cu₂O(s) + Cu₂S(s) =" 6Cu(s)" + SO₂(g)    △H=+116.0kJ·mol^－1
热化学方程式：Cu₂S(s) + O₂(g) =" 2Cu(s)" + SO₂(g)    △H=           kJ·mol^－1。
（2）氢化亚铜是一种红色固体，可由下列反应制备
4CuSO₄ + 3H₃PO₂ + 6H₂O =" 4CuH↓" + 4H₂SO₄ + 3H₃PO₄
①该反应还原剂是                    （写化学式）。
②该反应每转移3mol电子，生成CuH的物质的量为                mol。
（3）氯化铜溶液中铜各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与c(Cl^－) 的关系如右图所示。

①当c(Cl^－)=9mol·L^－1时，溶液中主要的3种含铜物种浓度大小关系为              。
②在c(Cl^－)=1mol·L^－1的氯化铜溶液中，滴入AgNO₃溶液，含铜物种间转化的离子方程式为            （任写一个）。
（4）一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：
①在铜的作用下完成工业尾气中SO₂的部分催化氧化，所发生反应为：
2SO₂＋2n Cu＋(n＋1)O₂＋(2－2 n) H₂O＝2n CuSO₄＋(2－2n) H₂SO₄
从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为                        。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO₂，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式                     。

SO₂和NO₂都是大气污染物。
（1）将NO₂变成无害的N₂，要找到适合的物质G与适当的反应条件，G应为___________（填写“氧化剂”或“还原剂”）．下式中X必须为无污染的物质，系数n可以为0．NO₂+GN₂+H₂O+nX （未配平的反应式）．下列化合物中，满足上述反应式中的G是________（填写字母）。
a．NH₃         b．CO₂         c．SO₂        d．CH₃CH₂OH
（2）采取还原法，用炭粉可将氮氧化物还原。
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）   △H=+180.6kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）   △H=-393.5kJ•mol^-1
则反应C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）   △H="_____________" kJ•mol^-1
（3）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，原理如图1所示：NO₂被NH₄HSO₃吸收的离子方程式是______________。浓度均为0.1mol/L的NH₄HSO₃溶液和NH₄HSO₄溶液中的c（NH₄⁺）相比较，NH₄HSO₃_____________NH₄HSO₄。（选填“>”、“=”或“<”）
（4）利用图2所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO₂，并用阴极排出的溶液吸收NO₂．
①b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SO₃^2-生成．该反应离子方程式为________________________________。

（5）SO₂也可用于消除铬的毒性。六价铬的毒性大约是三价铬的100倍，二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，然后再加碱将Cr³⁺沉淀，已知常温下Ksp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使Cr³⁺沉淀完全（c（Cr³⁺）小于10^-5mol/L），溶液的pH应升高到____________。

已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当 铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。

（1）A是铅蓄电池的                 极，铅蓄电池正极反应式为               ，放电过程中电解液的密度          (填“减小”、“增大”或“不变”)。
（2）Ag电极的电极反应式是           ，该电极的电极产物共           g。
（3）Cu电极的电极反应式是          ，CuSO₄溶液的浓度           (填“减小”、“增大”或“不变”)
（4）如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示             ­­­­­­。

a．各U形管中产生的气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加

电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5．0~6．0之间，通过电解生成Fe（OH）₃沉淀。Fe（OH）₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，除去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。

（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此 时，可向污水中加入适量的            。
a．BaSO₄   b．CH₃CH₂OH   c．Na₂SO₄   d．NaOH
（2）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是
①．______________________；②．                 。
（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）₃沉淀的离子方程式是____________________。
（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（如图）。A物质的化学式是____________________。

2015年8月12日23:30左右，天津滨海新区的一处集装箱码头发生爆炸，发生爆炸的是集装箱内的易燃易爆物品氰化钠，数量为700吨左右。
资料：氰化钠化学式为NaCN，白色结晶颗粒或粉末，易潮解，有微弱的苦杏仁气味。剧毒，皮肤伤口接触、吸入、吞食微量可中毒死亡。熔点563．7℃，沸点1496℃。易溶于水，易水解生成氰化氢，水溶液呈强碱性，是一种重要的化工原料， 用于电镀、冶金和有机合成医药、农药及金属处理方面。
（1）用离子方程式表示其水溶液呈强碱性的原因：
（2）氰化钠要用双氧水或硫代硫酸钠中和。①用双氧水处理产生一种酸式盐和一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，请写出该反应的化学方程式                             ；
②用硫代硫酸钠中和的离子方程式为CN^-+S₂O₃^2-===A+SO₃^2-，A为              （填化学式）。
（3）含氰废水中的CN^－有剧毒。
①CN^－中C元素显+2价， N元素显-3价，则非金属性N                  C（填<,=或>）
②在微生物的作用下，CN^－能够被氧气氧化成HCO₃^-，同时生成NH₃，该反应的离子方程式为               。
③用如图所示装置除去含CN^－、Cl^－废水中的CN^－时，控制溶液PH为9~10，阳极产生的ClO^－将CN^－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是

A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式为：Cl^－ + 2OH^－－2e^－= ClO^－ + H₂O
C．阴极的电极反应式为：2H₂O + 2e^－ = H₂↑ + 2OH^－
D．除去CN^－的反应：2CN^－+ 5ClO^－ + 2H⁺ ===N₂↑ + 2CO₂↑ + 5Cl^－+H₂O
（4）过碳酸钠（2Na₂CO₃·3H₂O₂）是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂,也可用于含氰废水的消毒。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如下：

已知：2Na₂CO₃（aq）+ 3H₂O₂（aq） 2Na₂CO₃·3H₂O₂（s）ΔH < 0，请回答下列问题：
①下列物质中，不会引起过碳酸钠发生氧化还原反应的有                。
A．FeCl₃ B．CuSO₄C．Na₂SiO₃ D．KCN
②准确称取0．2000g过碳酸钠于250mL锥形瓶中，加50 mL蒸馏水溶解，再加50 mL2．0 mol·L^-1 H₂SO₄，用0．02000mol·L^-1 KMnO₄标准溶液滴定至终点时消耗30．00 mL，则产品中H₂O₂的质量分数为              。
[反应6KMnO₄ + 5（2Na₂CO₃·3H₂O₂）+19H₂SO₄ = 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ +10Na₂SO₄ +10CO₂ ↑ +15O₂↑+34H₂O]

通过煤的气化和液化，使碳及其化合物得以广泛应用。
I．工业上先用煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H₂时，存在以下平衡：
CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）
（1）向1L恒容密闭容器中充入CO和H₂O（g），800℃时测得部分数据如下表。

t/min	0	1	2	3	4
n（H2O）/mol	0．600	0．520	0．450	0．350	0．350
n（CO）/mol	0．400	0．320	0．250	0．150	0．150

则该温度下反应的平衡常数K=                   。（保留2位有效数字）
（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、1mol H₂O（g）、2molCO₂、2mo1 H₂，此时v （正）_____________ v （逆）（填“>” “="”" 或 “<”）。
II．已知CO（g）、H₂（g）、CH₃OH（l）的燃烧热分别为283 kJ·mol^-1、286 kJ·mol^-1、726 kJ·mol^-1。
（3）利用CO、H₂合成液态甲醇的热化学方程式为                             。
（4）依据化学反应原理，分析增加压强对制备甲醇反应的影响                  。
III．为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如右图所示：一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2—。

（5）以辛烷（C₈H₁₈）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式                           。
（6）已知一个电子的电量是1．602×10^—19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1．929×10⁵C的电量时，生成NaOH              g。
Ⅳ．煤燃烧产生的CO₂是造成温室效应的主要气体之一。
（7）将CO₂转化成有机物可有效地实现碳循环。如：
a．6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂      b．2CO₂ + 6H₂C₂H₅OH +3H₂O
c．CO₂ + CH₄CH₃COOH          d．2CO₂ + 6H₂ CH₂=CH₂ + 4H₂O
以上反应中，最节能的是               ，反应b中理论上原子利用率为                  。

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NO_x：
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“＝”）