24.2020年世界環(huán)境日的宣傳主題為“關(guān)愛自然,刻不容緩”。防治大氣污染、水體污染等是世界各國保護環(huán)境的最重要課題。
(1)將CH
4催化重整為可用的化學品,對改善環(huán)境意義重大。
①某科研團隊利用Ni-CaO-Fe
3O
4三元催化劑在850℃下“超干重整”CH
4和CO
2。
已知:反應Ⅰ:CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g)ΔH=+247kJ/mol
反應Ⅱ:CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)ΔH=-41kJ/mol
則反應Ⅲ:CH
4(g)+3CO
2(g)?4CO(g)+2H
2O(g)ΔH=
。
②在容積為1L的剛性容器中進行“合成氣催化重整”,反應的化學方程式為:CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g),當投料n(CH
4):n(CO
2)=1.0時,CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率(ɑ)與溫度(T),初始壓強(p)的關(guān)系如圖(1)所示。壓強p
1
(填”>“=”或“<”下同)p
2;當溫度為T
3、壓強為p
1時,a點時的v
正
v
逆;起始時向容器中加入1molCH
4、同時加2molN
2(N
2不參與反應)、在溫度為T
6,初始壓強為p
2時反應,該反應的K=
。
③“合成氣催化重整”過程中有副產(chǎn)物碳生成,碳的積累會嚴重影響催化劑的活性。某研究小組計算和模擬實驗表明積碳量(催化劑表面碳的質(zhì)量與催化劑的質(zhì)量之比)與投料比、溫度的關(guān)系如圖(2)當投料比n(CH
4):n(CO
2)=2.0時,要使積碳量最小,應調(diào)節(jié)溫度為
℃。
(2)氮氧化物是造成大氣污染的主要物質(zhì),研究氮氧化物的反應機理更有助于消除大氣污染。NH
3催化還原NO是重要的煙氣脫硝技術(shù),研究發(fā)現(xiàn)在以Fe
2O
3為主的催化劑上可能發(fā)生的反應過程如圖所示。
寫出脫硝過程的總反應的化學方程式:
。