Question

【題目】燃煤產(chǎn)生的煙氣中的氮氧化物NOx(主要為NO、NO2)易形成污染，必須經(jīng)脫除達標后才能排放。

(1)用化學方程式表示NO形成硝酸型酸雨的反應______

(2)能作脫除劑的物質很多，下列說法正確的是______

a.用H2O作脫除劑，不利于吸收含氮煙氣中的NO

b.用Na2SO3作脫除劑，O2會降低Na2SO3的利用率

c.用CO作脫除劑，會使煙氣中NO2的濃度增加

(3)尿素[CO(NH2)2]在一定條件下能有效將NOx轉化為N2

Ⅰ.已知可通過下列方法合成尿素：2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)△H=-159.5kJ/mol

H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=+28.5kJ/mol

①尿素釋放出NH3的熱化學方程式是______。

②寫出有利于尿素釋放NH3的條件并說明理由______。

ⅡCO(NH2)2與某種煙氣主要為N2、NO和O2)中的NO的物質的量比值分別為1：2、2：1、3：1時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖：

①曲線a對應CO(NH2)2與NO的物質的量比值是______。

②曲線a、b、c中，800℃～900℃區(qū)間內發(fā)生主要反應的化學方程式是______。

③900℃～1200℃區(qū)間內脫除率下降，NO濃度上升，發(fā)生的主要反應是______。

④曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，從A點到B點經(jīng)過0.8s，該時間段內NO的脫除速率為______mg/(m3·s) 。

Answer 1

【答案】2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO ab CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=+131kJ/mol 升高溫度有利于平衡向吸熱的正反應方向進行，同時溫度升高，氨氣的溶解度降低，均有利于向釋放氨氣的方向進行 ：1 4NH3+6NO5N2+6H2O或2CO(NH2)2+6NO2CO2+4H2O+5N2 4NH3+5O24NO+6H2O 1.5×10-4

【解析】

(1)NO被O2氧化產(chǎn)生NO2，NO2與水反應產(chǎn)生HNO3和NO；

(2)a.一氧化氮不易溶于水，而二氧化氮易溶于水，反應生成NO；

b.亞硫酸鈉不穩(wěn)定，易被氧氣氧化；

c.用CO作脫除劑，則氮氧化物得電子發(fā)生還原反應；

(3)Ⅰ.①根據(jù)蓋斯定律，將兩個熱化學方程式相加，然后進行顛倒即得目標方程式，其焓變進行相應改變；

②尿素釋放NH3的反應是吸熱反應，根據(jù)溫度對化學平衡及氨氣溶解度的影響進行分析；

Ⅱ．①CO(NH2)2的含量越高，NO脫除率越高；

②800℃～900℃區(qū)間內NO脫除率增大，NO參加反應，即尿素與NO反應生成N2；

③900℃～1200℃區(qū)間內脫除率下降，NO濃度上升，反應中應該生成NO；

④A點到B點，NO脫除率由0.55變?yōu)?/span>0.75，故NO的濃度變化量為(0.75-0.55)×6×10-4 mg/m3=1.2×10-4 mg/m3，再利用計算NO的脫除速率。

(1)一氧化氮不穩(wěn)定，易和氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，故NO形成硝酸型酸雨的反應為2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO；

(2)a.一氧化氮不溶于水，而二氧化氮易溶于水，反應生成NO，不利于吸收含氮煙氣中的NO，a正確；

b亞硫酸鈉不穩(wěn)定，易被氧氣氧化，O2會降低Na2SO3的利用率，b正確；

c.用CO作脫除劑，被氧化，則氮氧化物得電子發(fā)生還原反應，不生成NO2，煙氣中NO2的濃度不增加，c錯誤；

故答案選ab；

(3)①已知：2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H=-159.5kJ/mol

H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=+28.5kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，將兩個熱化學方程式相加，整理可得2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=-131kJ/mol ，所以尿素釋放出NH3的熱化學方程式為：CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=+131kJ/mol；

②根據(jù)①分析可知：釋放氨氣的反應是吸熱反應，升高溫度，有利于化學平衡向吸熱的正反應方向進行，同時溫度升高，氨氣的溶解度降低，均有利于向釋放氨氣的方向進行；

Ⅱ．①CO(NH2)2的含量越高，NO的轉化率越大，即NO脫除率越高，所以曲線a 對應CO(NH2)2 與NO的物質的量比值是3：1；

②800℃～900℃區(qū)間內NO脫除率增大，所以NO是作為反應物參加反應，高溫時，尿素分解生成氨氣、二氧化碳，氨氣和一氧化氮發(fā)生氧化還原反應生成氮氣，即尿素與NO反應生成N2，同時生成二氧化碳和水，所以反應方程式為：4NH3+6NO5N2+6H2O或 2CO(NH2)2+6NO2CO2+4H2O+5N2；

③900℃～1200℃區(qū)間內脫除率下降，所以NO濃度上升，則該反應中應該有NO生成，尿素分解生成的氨氣和煙氣中的氧氣反應生成一氧化氮和水，導致NO濃度增大，所以反應方程式為：4NH3+5O24NO+6H2O；

④A點到B點NO脫除率由0.55變?yōu)?/span>0.75，則NO的濃度變化量為(0.75-0.55)×6×10-4 mg/m3=1.2×10-4mg/m3，所以NO的脫除速率==1.5×10-4mg/(m3·s)。