Question

14．為治理環(huán)境，減少霧霾，應采取措施減少氮氧化物（NOx）的排放量．
還原法、氧化法、電化學吸收法是減少氮氧化物排放的有效措施．
（1）科學家研究利用乙烯進行脫硝（NO），反應機理如圖1．由圖 可推斷：乙烯的作用是作還原劑，Cu⁺的作用是作催化劑．
（2）選擇性催化還原技術(shù)（SCR）是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù)，其反應原理為：
4NH₃（g）+4N0（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂0（g）△H=-1625.5kJ•mol^-1
①該方法應控制反應溫度在315〜400℃之間，反應溫度不宜過高的原因是溫度過高，使脫硝的主要反應的平衡向逆方向移動，脫硝率降低．
②氨氮比[n（NH₃）/n（NO）]會直接影響該方法的脫硝率．如圖2為350℃時，只改變氨氣的投放量，NO的百分含量與氨氮比的關系圖，當 n（NH₃）/n（NO）＞l.0 時，煙氣中NO含量反而增大，主要原因是 過量氨氣與氧氣反應生成NO．
（3）煙氣脫硫（SO₂）脫硝（NOx）一體化技術(shù)是大氣污染防治研究的熱點．用次氯酸鈣溶液同時脫除煙氣中SO₂和NO的原理如下：
脫硫：Ca（ClO）₂（aq）+2SO₂（g）+2H₂O（1）=CaSO₄（s）+H₂SO₄（aq）+2HCl（aq）Ⅰ
脫酸：3Ca（ClO）₂（aq）+2NO（g）+2H₂O（1）=3CaCl₂（s）+HNO₃（aq）Ⅱ
①與NaClO溶液相比，Ca（C10）₂溶液更能有效促進脫硫反應進行，理由是CaSO₄微溶，反應體系中的Ca²⁺有利于CaSO₄沉淀的生成，促進吸收反應進行．
②已知NaOH溶液脫銷的原理：2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O，
NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O與 NaOH  溶液相比，Ca（ClO）₂   溶液脫銷效率更高，可能的原因是ClO^-氧化性強，有利于將NO氧化為它們的最高價態(tài)NO₃^-．
（4）直接電解吸收也是脫硝的-種方法．用6%的稀硝酸吸收NO_x生成亞硝酸，再將吸收液導入電解槽使之轉(zhuǎn)化為硝酸．電解裝置如圖3所示．將石墨電極設置成顆粒狀的目的是增大吸收液與電極的接觸面積，提高電解反應的效率；該電池的陽扱方程式為H₂O+HNO₂-2e^-=3H⁺+NO₃^-．

Answer 1

分析 （1）氧化還原反應中元素化合價降低被還原，自身為氧化劑，元素化合價升高被氧化，自身為還原劑，用乙烯進行脫硝（NO），從圖示可知，乙烯被氧化成二氧化碳，Cu⁺在反應前后不變?yōu)榇呋瘎��?br />（2）①根據(jù)溫度對速率和化學平衡的影響分析；②根據(jù)過量氨氣與氧氣的反應的產(chǎn)物分析；
（3）①Ca（ClO）₂法更能促進脫硫反應進行是因為反應Ⅰ中生成微溶于水的硫酸鈣，濃度大的溶液中會生成沉淀；
②NO難溶于水，堿液對NO_x的脫除效率較低；ClO^-氧化性強，有利于將NO 氧化為它們的最高價態(tài)NO₃^-；
（4）電極的面積越大，與溶液的接觸越充分，電解效率越高；電解吸收也是脫硝的一種方法．用6%的稀硝酸吸收NO_x生成亞硝酸，再將吸收液導入電解槽電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸，陽極上亞硝酸失電子發(fā)生氧化反應．

解答 解：（1）用乙烯進行脫硝（NO），從圖示可知，乙烯被NO氧化成二氧化碳（其中C由-2→+4），NO自身被還原成N₂（其中N由+2→0），催化劑在化學反應前后性質(zhì)、質(zhì)量不變，圖示中Cu⁺在反應前后不變，為催化劑，
故答案為：作還原劑；作催化劑；
（2）①該方法應控制反應溫度在315～400℃之間，反應溫度不宜過低也不宜過高，溫度越高反應速率越快，溫度過低，反應速率小，溫度過高，使脫硝的主要反應的平衡向逆方向移動，脫硝率降低，
故答案為：溫度過高，使脫硝的主要反應的平衡向逆方向移動，脫硝率降低；
②當$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$＞1.0時，過量的氨氣與氧氣的反應生成NO，所以煙氣中NO濃度增大，
故答案為：過量氨氣與氧氣反應生成NO；
（3）①反應Ⅰ脫硫：Ca（ClO）₂（aq）+2SO₂（g）+2H₂O（l）=CaSO₄（s）+H₂SO₄（aq）+2HCl（aq），反應中生成微溶于水的硫酸鈣，反應體系中的Ca²⁺有利于CaSO₄沉淀的生成，促進吸收反應進行，
故答案為：CaSO₄微溶，反應體系中的Ca²⁺有利于CaSO₄沉淀的生成，促進吸收反應進行；
②與NaOH溶液吸收法相比，Ca（ClO）₂法的脫硫脫硝效率更高，NO難溶于水，堿液對NO_x的脫除效率較低，ClO^-氧化性強，有利于將NO氧化為它們的最高價態(tài)NO₃^-，達到高效率脫除的目的，
故答案為：ClO^-氧化性強，有利于將NO氧化為它們的最高價態(tài)NO₃^-；
（4）電極的面積越大，與溶液的接觸越充分，電解效率越高，所以將石墨電極設置成顆粒狀的目的是增大吸收液與電極的接觸面積，提高電解反應的效率，電解吸收也是脫硝的一種方法．用6%的稀硝酸吸收NO_x生成亞硝酸，再將吸收液導入電解槽電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸，陽極上亞硝酸失電子發(fā)生氧化反應，陽極電極反應為：H₂O+HNO₂-2e^-=3H⁺+NO₃^-，
故答案為：增大吸收液與電極的接觸面積，提高電解反應的效率；H₂O+HNO₂-2e^-=3H⁺+NO₃^-．

點評 本題考查了氧化還原、影響反應速率和化學平衡移動的因素、電解原理的應用，題目綜合性較強，難度中等，側(cè)重于考查學生的分析能力和對基礎知識的綜合應用能力，注意把握題目中所給圖示的含義．