Question

【題目】前兩年華北地區(qū)頻繁出現(xiàn)的霧霾天氣引起了人們的高度重視，化學(xué)反應(yīng)原理可用于治理環(huán)境污染，請(qǐng)回答以下問(wèn)題。

（1）一定條件下，可用CO處理燃煤煙氣生成液態(tài)硫，實(shí)現(xiàn)硫的回收。

①已知：2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH = 566 kJ·mol1

S(l) + O2(g) = SO2(g) ΔH = 296 kJ·mol1

則用CO處理燃煤煙氣的熱化學(xué)方程式是________________________。

②在一定溫度下，向2 L 密閉容器中充入 2 mol CO、1 mol SO2發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為90%，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K = _________________。

（2）SNCR─SCR是一種新型的煙氣脫硝技術(shù)（除去煙氣中的NOx），其流程如下：

已知該方法中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH = 1646 kJ·mol1，在一定溫度下的密閉恒壓的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是__________________（填字母）。

a．4υ逆(N2) = υ正(O2)

b．混合氣體的密度保持不變

c．c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4

d．單位時(shí)間內(nèi)斷裂4 mol N─H鍵的同時(shí)斷裂4 mol N≡N鍵

（3）如圖所示，反應(yīng)溫度會(huì)直接影響SNCR技術(shù)的脫硝效率。

①SNCR技術(shù)脫硝的溫度選擇925 ℃的理由是___________________。

②SNCR與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)的反應(yīng)溫度較高，其原因是____________________________________；但當(dāng)煙氣溫度高于1000℃時(shí)，SNCR脫硝效率明顯降低，其原因可能是_____________________。

（4）一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示：

①中間室的Cl 移向_________（填“左室”或“右室”），處理后的含硝酸根廢水的pH__________（填“增大”或“減小”）

②若圖中有機(jī)廢水中的有機(jī)物用C6H12O6表示，請(qǐng)寫出左室發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：______________________________________________。

Answer 1

【答案】 2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = 270 kJ/mol K=1620 b 925℃時(shí)脫硝效率高，殘留氨濃度較小 沒(méi)有使用催化劑，反應(yīng)的活化能較高 因?yàn)槊撓醯闹饕�反�?yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高，使脫硝反應(yīng)逆向移動(dòng)（或高溫下N2與O2生成了NO等合理答案） 左室 增大 C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+

【解析】（1）①根據(jù)蓋斯定律：第一個(gè)反應(yīng)減去第二個(gè)反應(yīng)整理得出CO處理燃煤煙氣的熱化學(xué)方程式2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = 270 kJ/mol；正確答案：2CO(g) + SO2(g)= 2CO2(g)+ S(l) ΔH = 270 kJ/mol。

②根據(jù)已知可知：反應(yīng)開始時(shí)c(CO)=1 mol/L，c(SO2)=0.5 mol/L；據(jù)反應(yīng)方程式列式：

2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l)

起始濃度 1 0.5 0

變化濃度 1×90% 0.5×90% 1×90%

平衡濃度 0.1 0.05 0.9

該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K = c2(CO2)/ c2(CO)×c(SO2)= 0.92/ 0.12×0.05=1620；正確答案1620。

（2）速率之比和系數(shù)成正比：υ逆(N2) = 4υ正(O2)，a錯(cuò)誤；反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變，當(dāng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變時(shí)，容器的體積也就不再發(fā)生改變，氣體的密度也就不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；b正確；c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4 的狀態(tài)僅僅是反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中一種狀態(tài)，無(wú)法判定平衡狀態(tài)； c錯(cuò)誤；單位時(shí)間內(nèi)斷裂12mol N─H鍵的同時(shí)斷裂4 mol N≡N鍵，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，d錯(cuò)誤；正確答案b。

（3）① 從圖示看出當(dāng)溫度選擇925 ℃時(shí)，脫硝效率高，殘留氨濃度較��；正確答案：脫硝效率高，殘留氨濃度較小。

② 從上述流程看出，SNCR技術(shù)的反應(yīng)沒(méi)有使用催化劑，反應(yīng)的活化能較高，因此反應(yīng)溫度較高；因?yàn)槊撓醯闹饕�反�?yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高，使脫硝反應(yīng)逆向移動(dòng)，脫硝效率明顯降低；正確答案：沒(méi)有使用催化劑，反應(yīng)的活化能較高；因?yàn)槊撓醯闹饕�反�?yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高，使脫硝反應(yīng)逆向移動(dòng)（或高溫下N2與O2生成了NO等合理答案）。

（4）①?gòu)念}給信息看出，硝酸根離子中氮元素變?yōu)榈獨(dú)�，發(fā)生還原反應(yīng)，該極為原電池的正極（右室）；電解質(zhì)溶液中的Cl 移向負(fù)極，即左室；在正極溶液中的硝酸根離子發(fā)生反應(yīng)為：2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,產(chǎn)生OH-,溶液的堿性增強(qiáng)，pH增大；正確答案：左室；增大。

②C6H12O6在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，極反應(yīng)為：C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+；正確答案：C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+。