Question

20．燃煤產(chǎn)生的煙氣中的氮氧化物NO_x（主要為NO、NO₂）易形成污染，必須經(jīng)脫除達(dá)標(biāo)后才能排放．
（1）用化學(xué)方程式表示NO形成硝酸型酸雨的反應(yīng)2NO+O₂═2NO₂、3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
（2）能作脫除劑的物質(zhì)很多，下列說法正確的是ab．
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(huì)降低Na₂SO₃的利用率
c．用CO作脫除劑，會(huì)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NO_x轉(zhuǎn)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(xué)方程式是CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）?2NH₃（g）+CO₂（g）△H=+131.0kJ/mol．
②寫出有利于尿素釋放NH₃的條件并說明理由升高溫度；升高溫度有利于平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)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(jìn)行．
Ⅱ．CO（NH₂）₂與某種煙氣（主要為N₂、NO和O₂）中的NO的物質(zhì)的量比值分別為1：2、2：1、3：1時(shí)，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖：
①曲線a 對(duì)應(yīng)CO（NH₂）₂ 與NO的物質(zhì)的量比值是3：1．
②曲線a、b、c中，800℃～900℃區(qū)間內(nèi)發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是4NH₃+6NO═5N₂+6H₂O或2CO（NH₂）₂+6NO═2CO₂+4H₂O+5N₂．
③900℃～1200℃區(qū)間內(nèi)脫除率下降，NO濃度上升．發(fā)生的主要反應(yīng)是4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O．
④曲線a中，NO的起始濃度為6×10^-4mg/m³，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過0.8s，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率為1.5×10^-4mg/（m³•s）．

Answer 1

分析 （1）一氧化氮不穩(wěn)定，易和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；
（2）a．一氧化氮不易溶于，而二氧化氮易溶于水，反應(yīng)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(yīng)； 
（3）Ⅰ． ①根據(jù)蓋斯定律，將兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加，然后進(jìn)行顛倒即得目標(biāo)方程式，其焓變進(jìn)行相應(yīng)改變；
②尿素釋放NH₃的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡及氨氣溶解度的影響進(jìn)行分析；
Ⅱ．①CO（NH₂）₂ 的含量越高，NO脫除率越高；
②、800℃～900℃區(qū)間內(nèi)NO脫除率增大，NO參加反應(yīng)，即尿素與NO反應(yīng)生成N₂；
③、900℃～1200℃區(qū)間內(nèi)脫除率下降，NO濃度上升，反應(yīng)中應(yīng)該生成NO；
④、A點(diǎn)到BNO脫除率由0.55變?yōu)?.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$\frac{濃度變化量}{時(shí)間}$計(jì)算NO的脫除速率．

解答 解：（1）一氧化氮不穩(wěn)定，易和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，故NO形成硝酸型酸雨的反應(yīng)為：2NO+O₂═2NO₂、3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，故答案為：2NO+O₂═2NO₂、3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（2）a．一氧化氮不易溶于，而二氧化氮易溶于水，反應(yīng)生成NO，不利于吸收含氮煙氣中的NO，故a正確；
 b．亞硫酸鈉不穩(wěn)定，易被氧氣氧化，O₂會(huì)降低Na₂SO₃的利用率，故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(yīng)，不會(huì)生成NO₂，煙氣中NO₂的濃度不增加，故c錯(cuò)誤；
故答案為：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，兩熱化學(xué)方程式相加得2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-131kJ/mol，
故尿素釋放出NH₃的熱化學(xué)方程式為：CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）?2NH₃（g）+CO₂（g）△H=+131kJ/mol，
故答案為：CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）?2NH₃（g）+CO₂（g）△H=+131kJ/mol；
②釋放氨氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，有利于平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)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(jìn)行，
故答案為：升高溫度；升高溫度有利于平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)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(jìn)行；
Ⅱ．①CO（NH₂）₂ 的含量越高，NO的轉(zhuǎn)化率越大，即NO脫除率越高，所以曲線a 對(duì)應(yīng)CO（NH₂）₂ 與NO的物質(zhì)的量比值是3：1，
故答案為：3：1；
②800℃～900℃區(qū)間內(nèi)NO脫除率增大，所以NO是作為反應(yīng)物參加反應(yīng)，高溫時(shí)，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(yīng)生成氮?dú)猓�即尿素與NO反應(yīng)生成N₂，同時(shí)生成二氧化碳和水，所以反應(yīng)方程式為：4NH₃+6NO═5N₂+6H₂O 或 2CO（NH₂）₂+6 NO═2CO₂+4H₂O+5N₂，
故答案為：4NH₃+6NO═5N₂+6H₂O 或 2CO（NH₂）₂+6 NO═2CO₂+4H₂O+5N₂；
③900℃～1200℃區(qū)間內(nèi)脫除率下降，所以NO濃度上升，則該反應(yīng)中應(yīng)該有NO，尿素分解生成的氨氣和煙氣中的氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水，導(dǎo)致NO濃度增大，所以反應(yīng)方程式為：4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O；       
④A點(diǎn)到BNO脫除率由0.55變?yōu)?.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
所以NO的脫除速率=$\frac{1.2×1{0}^{-4}mol/L}{0.8s}$=1.5×10^-4mg/（m³．s），
故答案為：1.5×10^-4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氮的化合物及其性質(zhì)、蓋斯定律在熱化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用，題目難度中等，注意尿素加熱時(shí)會(huì)分解生成氨氣，且尿素是有機(jī)氮肥，正確分析圖象是解本題的關(guān)鍵，注意圖象中的曲線趨向和轉(zhuǎn)折點(diǎn)，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．