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【題目】燃煤煙氣中含有大量NOx、CO2、COSO2,經處理可獲得重要的化工原料。

(1)CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574.0 kJ·mol1 

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=+1 160.0 kJ·mol1 

①反應CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=___________kJ·mol1。

②若反應中還原NOxN2,消耗標準狀況下4.48L CH4,則反應過程中轉移的電子總數為_____。

(2)利用煙氣中分離所得的CO2、COH2按一定比例混合在催化劑的作用下合成甲醇,發生的主要反應如下:

反應1: CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1=-99.0 kJ·mol1

反應2: CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)ΔH2=+483.0 kJ·mol1

反應3: CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH3=+384.0 kJ·mol1

反應體系中CO平衡轉化率(α)與溫度和壓強的關系如圖所示。

α(CO)隨溫度升高而減小的原因是____________________。

②圖中的p1、p2p3由大到小的順序為__________________。

(3)亞氯酸鈉(NaClO2)和次氯酸鈉(NaClO)混合液作為復合吸收劑可脫除煙氣中的NOx、SO2,使其轉化為NO3-、SO42-。

①寫出NONaClO2在堿性環境中反應的離子方程式:________________

②下圖表示在一定條件下溫度與復合吸收劑對煙氣中SO2、NO脫除效率的關系。圖中SO2NO脫除效率高的原因可能是:____________________。

③從復合吸收劑吸收煙氣后的廢液中可回收得到NaHSO4,低溫電解NaHSO4水溶液可制備工業上常用的強氧化劑Na2S2O8,原理如圖所示。電解時電極Ⅰ的電極反應式為______________。

【答案】+293 1.6NA 升高溫度時,反應1為放熱反應,平衡向左移動,使得體系中CO的量增大;反應3為吸熱反應,平衡向右移動,又使得CO的量增大 p1>p2>p3 4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O SO2易溶于水,NO難溶于水,吸收劑中SO2濃度明顯比NO SO42--2e-=S2O82-2HSO4--2e-=S2O82-+2H+

【解析】

(1)①依據已知的熱化學方程式利用蓋斯定律解答;

②若反應中還原NOxN2,消耗標準狀況下4.48LCH4,CH4被氧化為CO2,碳元素化合從-4價升高為+4價,可結合甲烷的物質的量,可計算反應中轉移電子數目;

(2)①由圖可知,壓強一定時,隨溫度的升高,CO的轉化率降低,根據升高溫度對反應①、③的影響,進行分析CO轉化率變化原因;

②相同溫度下,反應③前后氣體分子數不變,壓強改變不影響其平衡移動,反應①正反應為氣體分子式減小的反應,增大壓強,有利于平衡向正反應方向移動,CO的轉化率增大;

(3)①廢氣中的NONaClO2反應,NaClO2具有氧化性,NO具有還原性,發生氧化還原反應,生成NO3-、SO42-,據此寫出反應的離子方程式;

②煙氣中SO2NO的水溶性存在明顯差異,影響了復合劑對煙氣中SO2、NO脫除效率;

③電解池的I極上NaHSO4生成Na2S2O8的過程是氧化過程,說明I極為陽極,據此書寫電極反應式。

(1)①已知:(i)CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574.0 kJ/mol

(ii). CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=+1160.0 kJ/mol

由蓋斯定律[(i)+ (ii)]÷2,整理可得:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=+293kJ/mol

②還原NOxN2,消耗標準狀況下4.48LCH4n(CH4)=4.48L÷22.4L/mol=0.2mol,根據反應過程中電子轉移數目相等,可知在整個過程中轉移的電子總數N(e-)=0.2mol×8NA=1.6NA;

(2)①由圖可知,壓強一定時,隨溫度的升高,CO的轉化率減小,說明反應①正反應為放熱反應,升高溫度,平衡向逆反應方向移動,平衡體系中CO的量增大;反應③為吸熱反應,升高溫度,平衡向正反應方向移動,又使平衡體系中CO的增大,則隨溫度升高,CO的轉化率減;

②相同溫度下,反應③前后氣體分子數不變,壓強改變不影響其平衡移動,反應①正反應為氣體分子數減小的反應,增大壓強,有利于平衡向正反應方向移動,CO的轉化率增大,故增大壓強有利于CO的轉化率升高,故壓強:p1>p2>p3;

(3)①廢氣中的NONaClO2反應,NaClO2具有氧化性,NO具有還原性,發生氧化還原反應,生成NO3-SO42-,則此反應的離子方程式為4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O;

SO2易溶于水,而NO難溶于水,導致吸收劑中SO2濃度明顯比NO大,則SO2NO脫除效率高;

I極上NaHSO4失電子發生氧化反應生成Na2S2O8的電極反應式為SO42--2e-=S2O82-2HSO4--2e-=S2O82-+2H+。

練習冊系列答案
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A. R的單體之一的分子式為C9H12O2

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氣體讀數/mL

5 mL

10 mL

15 mL

20 mL

……

45 mL

A(醋酸)/s

155

310

465

565

……

865

B(鹽酸)/s

7

16

30

64

……

464

下列說法不正確的是(

A.05mL時,AB反應速率不同的原因是c(H+)不同所致

B.510mL時,A瓶平均反應速率為mL·s1

C.020mL時,A瓶反應速率增大,可能是溫度升高所致

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Ti2+基態的電子排布式可表示為__________________。

BH4-的空間構型是________________(用文字描述)。

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①上述方程式涉及的三種氣體熔點由低到高的順序是__________________。

②下列說法正確的是________(填字母)。

a.NH3分子中N原子采用sp3雜化

b.相同壓強時,NH3沸點比PH3

c.[Cu(NH3)4]2中,N原子是配位原子

d.CN-的電子式為

(3)CaC60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。

C60晶體易溶于苯、CS2,說明C60________分子(極性非極性”);

1C60分子中,含有σ鍵數目為________個。

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A.B.

C.D.

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A.t2時加入了催化劑B.t3時降低了溫度

C.t5時增大了壓強D.t4~t5時間內反應物轉化率最低

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D. 2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=+1451.52 kJ·mol-1

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