Question

【題目】C、N、S的氧化物常會造成一些環(huán)境問題，科研工作者正在研究用各種化學(xué)方法來消除這些物質(zhì)對環(huán)境的不利影響。

(1)尿素[CO(NH2)2]是一種非常重要的高效氮肥，工業(yè)上以NH3、CO2為原料生產(chǎn)尿素，該反應(yīng)實際為兩步反應(yīng)：

第一步：2NH3(g)+CO2(g) H2NCOONH4(s) △H=－272KJ·mol-1

第二步：H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+138kJ·mol-1

寫出工業(yè)上以NH3、CO2為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式：______________________。

(2)一定溫度下，向2L恒容密閉容器中通入2molCO和1mol SO2，發(fā)生反應(yīng)2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(s)。若反應(yīng)進(jìn)行到20min時達(dá)平衡，測得CO2的體積分?jǐn)?shù)為0.5，則前20min的反應(yīng)速率v(CO)=_________，該溫度下反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=__________。

(3)工業(yè)上可用NaC1O堿性溶液或“亞硫酸鹽法”吸收SO2。

①為了提高吸收效率，常用Ni2O3作為催化劑。催化過程如圖所示：

a．過程2的離子方程式_______________________________。

b．Ca(C1O)2也可用于脫硫，且脫硫效果比NaC1O更好，原因是________________。

②室溫條件下，將煙氣通入(NH4)2SO4溶液中，測得溶液pH與含硫組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系如圖所示，b點時溶液pH=7，則n(NH4+)：n(SO32-)=__________。

(4)用食鹽水做電解液電解煙氣脫氮的原理如圖，NO被陽極產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)氧化為NO3-，尾氣經(jīng)氫氧化鈉溶液吸收后排入空氣。如下圖，電流密度和溶液pH對煙氣脫硝的影響。

①NO被陽極產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)氧化為NO3-反應(yīng)的離子方程式___________________。

②溶液的pH對NO去除率影響的原因是______________________。

Answer 1

【答案】2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝－134kJ/mol 0.03mol·L-1·min-1 11.25 2NiO2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2O Ca2+與SO42-結(jié)合生成難微溶的CaSO4，有利于反應(yīng)的進(jìn)行 3：1 3Cl2+8OH-+2NO=2NO3-+6Cl-+4H2O 次氯酸鈉在酸性條件下氧化性增強

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律得出氨氣和二氧化碳合成尿素的熱化學(xué)方程式；

（2）利用化學(xué)平衡“三段式”計算CO的反應(yīng)速率和反應(yīng)的平衡常數(shù)；

（3）①過程2中NiO2和ClO-反應(yīng)生成Ni2O3、Cl-、O；Ca(C1O)2也可用于脫硫，且脫硫效果比NaC1O更好，是因為Ca2+與SO42-結(jié)合生成微溶的CaSO4，有利于反應(yīng)的進(jìn)行；

②a點時，n（HSO3-）：n（H2SO3）=1：1，b點時溶液的pH=7，根據(jù)電荷守恒可知：n（NH4+）= n（HSO3-）+2n（SO32-），又根據(jù)圖像可知，n（HSO3-）=n（SO32-），n(NH4+)：n(SO32-)=（1+2）：1=3：1；

（4）①電解食鹽水陽極產(chǎn)生氯氣作氧化劑，NO為還原劑，在堿性條件下的反應(yīng)為：3Cl2+8OH-+2NO=2NO3-+6Cl-+4H2O；

②次氯酸鈉在酸性條件下氧化性增強，故控制電解液較低的pH有利于提高NO去除率。

（1）根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)①+反應(yīng)②即可得出氨氣和二氧化碳合成尿素的熱化學(xué)方程式為：2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝－134kJ/mol，

故答案為：2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝－134kJ/mol。

（2）設(shè)參加反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量為xmol，則有

2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)

初始狀態(tài)（mol） 2 1

反應(yīng)的量（mol） 2x x 2x

平衡狀態(tài)（mol）（2-2x） （1-x） 2x

即2x/（2-2x+1-x+2x）=0.5，解得x=0.6，V（CO）=0.6×2/2×20=0.03mol·L-1·min-1；

C（CO）=（2-1.2）/2=0.4mol/L，c（SO2）=（1-0.6）/2=0.2mol/L，c（CO2）=1.2/2=0.6mol/L，該溫度下反應(yīng)平衡常數(shù)K=c2（CO2）/c2（CO）c（SO2）=0.62/0.42×0.2=11.25L·mol-1，

故答案為：0.03mol·L-1·min-1，11.25。

（3）①為了提高吸收效率，常用Ni2O3作為催化劑。根據(jù)催化過程的示意圖可知，過程2中NiO2和ClO-反應(yīng)生成Ni2O3、Cl-、O，離子方程式為：2NiO2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2O，

Ca(C1O)2也可用于脫硫，且脫硫效果比NaC1O更好，是因為Ca2+與SO42-結(jié)合生成難溶的CaSO4，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，

故案為：2NiO2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2O；Ca2+與SO42-結(jié)合生成微溶的CaSO4，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。

②a點時，n（HSO3-）：n（H2SO3）=1：1，b點時溶液的pH=7，根據(jù)電荷守恒可知：n（NH4+）= n（HSO3-）+2n（SO32-），又根據(jù)圖像可知，n（HSO3-）=n（SO32-），n(NH4+)：n(SO32-)=（1+2）：1=3：1，

故答案為：3：1。

（4）①電解食鹽水陽極產(chǎn)生氯氣作氧化劑，NO為還原劑，在堿性條件下的反應(yīng)為：3Cl2+8OH-+2NO=2NO3-+6Cl-+4H2O；

故答案為：3Cl2+8OH-+2NO=2NO3-+6Cl-+4H2O。

②次氯酸鈉在酸性條件下氧化性增強，故控制電解液較低的pH有利于提高NO去除率；

故答案為：次氯酸鈉在酸性條件下氧化性增強。