Question

【題目】氮的化合物合成、應(yīng)用及氮的固定一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

(1) 以CO2與NH3為原料合成化肥尿素的主要反應(yīng)如下：

① 2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)；ΔH＝－159.47 kJ·mol1

② NH2CO2NH4(s)＝CO (NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol1

③ 2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝－86.98 kJ·mol1

則a為____。

(2) 尿素可用于濕法煙氣脫氮工藝，其反應(yīng)原理為：NO＋NO2＋H2O＝2HNO2；2HNO2＋CO(NH2)2＝2N2↑＋CO2↑＋3H2O。

① 當(dāng)煙氣中NO、NO2按上述反應(yīng)中系數(shù)比時脫氮效果最佳。若煙氣中V(NO)∶V(NO2)＝5∶1時，可通入一定量的空氣，同溫同壓下，V(空氣)∶V(NO)＝____(空氣中氧氣的體積含量大約為20%)。

② 如圖表示尿素含量對脫氮效率的影響，從經(jīng)濟(jì)因素上考慮，一般選擇尿素濃度約為____%。

(3)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2(弱酸)的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時陽極的電極反應(yīng)式：____。

(4)利用脫氮菌可凈化低濃度NO廢氣。當(dāng)廢氣在塔內(nèi)停留時間均為90s的情況下，測得不同條件下NO的脫氮率如圖所示。

① 由圖知，當(dāng)廢氣中的NO含量增加時，宜選用____法提高脫氮的效率。

② 圖Ⅱ中，循環(huán)吸收液加入Fe2+、Mn2+，提高了脫氮的效率，其可能原因?yàn)?/span>____。

(5)研究表明：NaClO/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時有效脫硫、脫硝。圖所示為復(fù)合吸收劑組成一定時，溫度對脫硫脫硝的影響。溫度高于60℃后，NO去除率下降的原因?yàn)?/span>____。

Answer 1

【答案】+72.49 1:1 5(±0.2) HNO22e+H2O＝3H++NO3 好氧硝化 Fe2+、Mn2+對該反應(yīng)有催化作用 溫度升高H2O2分解速率加快

【解析】

（1）根據(jù)所給反應(yīng)，依據(jù)蓋斯定律可求a；

（2）根據(jù)方程式，可以看出，當(dāng)煙氣中NO、NO2按1：1是效率最佳，分析計(jì)算當(dāng)V（NO）：V（NO2）=5:1時，通入的空氣將NO和NO2的體積比變?yōu)?/span>1:1，從而確定空氣和NO的體積比；由圖中的曲線變化分析，隨尿素濃度變化，脫氮效率的變化，可得結(jié)論；

（3）依據(jù)電解原理，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，在陽極亞硝酸失電子生成硝酸；

（4）觀察圖中曲線的變化情況，即可得出結(jié)論；

（5）NaClO/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時有效脫硫、脫硝，但其中的H2O2，溫度升高分解速率加快，NO去除率下降；

（1）①，

②，

③

由蓋斯定律可得②=③-①得：a=-86.98kJ/mol-(-159.47kJ/mol)=+72.49kJ/mol；

本題答案為：+72.49；

（2）①當(dāng)煙氣中NO、NO2按上述反應(yīng)中系數(shù)比時脫氮效果最佳，即1：1，若煙氣中V(NO)：V(NO2)=5:1時，設(shè)通入空氣中氧氣體積為x；2NOO2=2NO2

2x x 2x 有=1:1

計(jì)算得到x=1，空氣體積為5，所以同溫同壓下，V(空氣)∶V(NO)=1：1；

②由圖中的曲線可以看出，尿素濃度達(dá)到之前，脫氮效率隨著尿素濃度的增加而增加；尿素濃度達(dá)到后，脫氮效率隨著尿素濃度的增加變化很小；因此從經(jīng)濟(jì)因素上考慮，尿素濃度一般約為；

本題答案為：1：1 ，；

（3）依據(jù)電解原理，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，在陽極亞硝酸失電子生成硝酸，電極反應(yīng)式為：HNO22e+H2O＝3H++NO3；

本題答案為：HNO22e+H2O＝3H++NO3；

（4）①圖I可以看出，當(dāng)廢氣中的NO含量增加時，好氧硝化法，脫氮率高，故應(yīng)選好氧硝化法；

②從圖Ⅱ不難看出，在同等條件下，循環(huán)吸收液加入Fe2+、Mn2+，提高了脫氮的效率，所以Fe2+、Mn2+對該反應(yīng)有催化作用；

本題答案為：好氧硝化，Fe2+、Mn2+對該反應(yīng)有催化作用；

（5）NaClO/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時有效脫硫、脫硝，但其中的H2O2，溫度升高分解速率增大，從圖III可以看出，使NO去除率下降；

本題答案為：溫度升高H2O2分解速率加快。