15.煙氣的脫硝(除NOx)技術(shù)和脫硫(除SO2)技術(shù)都是環(huán)境科學(xué)研究的熱點.
(1)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),即在催化劑作用下,用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O.
①已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ•mol-1
則4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)△H=-1625.5kJ/mol
②在催化劑作用下,尿素[CO(NH22]也可以將NOx反應(yīng)生成N2和H2O.寫出CO(NH22與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式4CO(NH22+6NO2═7N2+4CO2+8H2O.
(2)催化劑V2O5可用于處理NOx、SO2
①圖1是一種用NH3脫除煙氣中NO的原理.當(dāng)消耗a mol NH3和b mol O2時,消耗NO的物質(zhì)的量為$\frac{3a-4b}{2}$mol.
②V2O5在催化降解NOx的過程中,也會對SO2的氧化起到一定的催化作用,其反應(yīng)式如下:
a. V2O5+SO2=V2O4+SO3
b.2SO2+O2+V2O4=2VOSO4
c. 2VOSO4=V2O5+SO2+SO3
③SO3進(jìn)一步與煙氣中逃逸的氨反應(yīng),生成硫酸氫銨和硫酸銨.n(NH3):n(SO3)對硫酸氫銨及硫酸銨形成的影響如圖5所示,圖5中A、C區(qū)域代表的物質(zhì)分別為(NH42SO4,NH4HSO4
(3)①電解吸收也是脫硝的一種方法.用6%的稀硝酸吸收NOx生成亞硝酸[Ka(HNO2)=5.1×10-4],再將吸收液導(dǎo)入電解槽電解,使之轉(zhuǎn)化為硝酸.電解裝置如圖3所示.陽極的電極反應(yīng)式為H2O+HNO2-2e-=3H++NO3-
②O3也可用于煙氣脫硝.O3氧化NO2的氧化產(chǎn)物為N2O5

分析 (1)①已知:4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)?2NO(g)△H=+180kJ•mol-1②,
根據(jù)蓋斯定律①-②×2可得:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)?4N2(g)+6H2O(g),據(jù)此計算;
②尿素[CO(NH22]也可以將NOx反應(yīng)生成N2和H2O,CO(NH22與NO2反應(yīng)生成氮氣、二氧化碳和水;
(2)①根據(jù)氨氣失去的電子的物質(zhì)的量等于NO和氧氣得到的電子總物質(zhì)的量計算;
②V2O5氧化SO2時,自己被還原為四價釩化合物,還生成三氧化硫;四價釩化合物再被氧氣氧化生成VOSO4,VOSO4 分解生成V2O5、SO2、SO3;
③SO3進(jìn)一步與煙氣中逃逸的氨反應(yīng),生成硫酸氫銨和硫酸銨,依據(jù)氨氣和三氧化硫的物質(zhì)的量之比判斷生成產(chǎn)物;
(3)①電解吸收也是脫硝的一種方法.用6%的稀硝酸吸收NOx生成亞硝酸[Ka(HNO2)=5.1×10-4],再將吸收液導(dǎo)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(yīng);
②O3氧化NO2產(chǎn)生N2O5

解答 解:(1)①已知:4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)?2NO(g)△H=+180kJ•mol-1②,
根據(jù)蓋斯定律①-②×2可得:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)?4N2(g)+6H2O(g)△H=(-905.5kJ•mol-1)-(+180kJ•mol-1)×2=-1625.5kJ/mol;
故答案為:-1625.5kJ/mol;
②據(jù)原子守恒和電子守恒,可以寫為:4CO(NH22+6NO2═7N2+4CO2+8H2O,
故答案為:4CO(NH22+6NO2═7N2+4CO2+8H2O;
(2)①氧氣、一氧化氮和氨氣反應(yīng)生成氮氣和水,反應(yīng)中氨氣失去的電子的物質(zhì)的量等于NO和氧氣得到的電子總物質(zhì)的量,2mol NH3轉(zhuǎn)化為N2失去6mol電子,amolNH3反應(yīng)失去電子3amol,1mol O2得到4mol電子,bmolO2反應(yīng)得到電子4bmol,則NO轉(zhuǎn)化為N2得到的電子為$\frac{3a-4b}{2}$mol,
故答案為:$\frac{3a-4b}{2}$mol;
②V2O5氧化SO2時,自己被還原為四價釩化合物,還生成三氧化硫;四價釩化合物再被氧氣氧化生成VOSO4,VOSO4 分解生成V2O5、SO2、SO3,
該催化循環(huán)機(jī)理的化學(xué)方程式為:
SO2+V2O5═SO3+V2O4
2SO2+O2+V2O4=2VOSO4,
2VOSO4=V2O5+SO2+SO3
故答案為:2SO2+O2+V2O4=2VOSO4;
③SO3進(jìn)一步與煙氣中逃逸的氨反應(yīng),生成硫酸氫銨和硫酸銨.分析n(NH3):n(SO3)對硫酸氫銨及硫酸銨形成的影響可知,三氧化硫越多生成產(chǎn)物為硫酸氫氨,氨氣越多生成的產(chǎn)物為硫酸銨,則圖5中A、C區(qū)域代表的物質(zhì)分別為(NH42SO4,NH4HSO4;,
故答案為:(NH42SO4,NH4HSO4;
(3)①電解吸收也是脫硝的一種方法.用6%的稀硝酸吸收NOx生成亞硝酸[Ka(HNO2)=5.1×10-4],再將吸收液導(dǎo)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(yīng),陽極電極反應(yīng)為:H2O+HNO2-2e-=3H++NO3-,
故答案為:H2O+HNO2-2e-=3H++NO3-
②O3也可用于煙氣脫硝.二氧化氮中氮元素化合價+4價,O3氧化NO2的氧化產(chǎn)物為+5價氮的化合物為N2O5,故答案為:N2O5

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)方程式的書寫、電解原理的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)、圖象的分析與應(yīng)用等,考查了學(xué)生的分析能力以及對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.下列各項組合正確的是( 。
 純凈物混合物強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)
A鹽酸醋酸碳酸氨水氯水
B純堿碘酒苛性鉀醋酸干冰
C石油石灰石硫酸磷酸
D燒堿天然氣氯化鈉碳酸鈉蔗糖
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.下列關(guān)于物質(zhì)的量濃度表述正確的是(  )
A.0.2mol•L-1 Na2SO4溶液中含有Na+和SO42-總物質(zhì)的量為0.6mol
B.50mL 2mol•L-1的NaCl溶液和100 mL L 0.5mol•L-1MgCl2溶液中,Cl-的物質(zhì)的量濃度相等
C.用1L水吸收22.4L氯化氫(標(biāo)況下)所得鹽酸的濃度是1mol•L-1
D.10g 98%的硫酸(密度為1.84g•cm-3)與10mL 18.4mol•L-1的硫酸的濃度是相同的

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.如圖所示可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)?xC(g),△H=Q kJ/mol,在不同溫度、壓強(qiáng)下反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率的變化情況.下列對于反應(yīng)的熱效應(yīng)Q和反應(yīng)方程式A、B、C的化學(xué)計量數(shù)的判斷中,正確的是(  )
A.Q<0,m+n<xB.Q<0,m+n>xC.Q>0,m+n<xD.Q>0,m+n>x

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

10.硫元素有多種化合價,可形成多種化合物. H2S和SO2在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用.
(1)H2S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸,25℃時,在0.10mol/L H2S溶液中,通人HCl氣體或加入NaOH固體以調(diào)節(jié)溶液pH,溶液pH與c(S2-)關(guān)系如圖a所示(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā)).
①pH=13時,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=0.043mol/L;
②某溶液含0.010mol/LFe2+、未知濃度的Mn2+和0.10mol/L H2S,當(dāng)溶液pH=2時,F(xiàn)e2+開始沉淀;當(dāng)Mn2+開始沉淀時,溶液中$\frac{c(M{n}^{2+})}{c(F{e}^{2+})}$=2×106
已知:Ksp(FeS)=1.4×10-19,Ksp(MnS)=2.8×10-13
(2)利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟.已知:SO2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)?SO3(g)△H=-99kJ/mol.某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{10}{3}$.反應(yīng)過程的能量變化如圖b所示.
①圖b中△H=-198kJ/mol;該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5會使圖b中A點降低,理由是因為催化劑改變了反應(yīng)歷程,使活化能E降低.
②該溫度下,向100L的恒容密閉容器中,充入3.0mol SO2(g)、16.0mol O2(g)和3.0mol SO3(g),則反應(yīng)開始時v(正)> v(逆)(填“<”、“>”或“=”).
③L(L1、L2)、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度.圖c表示L一定時,SO2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系.則X代表的物理量是溫度.L1、L2的大小關(guān)系為L1>L2,理由是2SO2+O2 $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2SO3反應(yīng)的△H=-198kJ/mol,是放熱反應(yīng).當(dāng)壓強(qiáng)一定時,溫度升高,平衡左移,SO2平衡轉(zhuǎn)化率減。
(3)我國的科技人員為了消除SO2的污染,利用原電池原理,變廢為寶,設(shè)計由SO2和O2來制備硫酸,設(shè)計裝置如圖d所示,電極A、B為多孔的材料.
①A極為正極(填“正極”或“負(fù)極”).
②B極的電極反應(yīng)式是SO2+2H2O-2e-═SO42-+4H+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.煤炭、一氧化碳、氫氣都是重要能源,已知:
①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H1=-393.5kJ•mol-1
②H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H2=-241.6kJ•mol-
③CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H3=-283.0kJ•mol-1
④H2O(g)═H2O(l)△H4=-44kJ•mol-1
下列說法合理的是( 。
A.氫氣的燃燒熱△H=-241.6 kJ•mol-1
B.等質(zhì)量的H2、CO完全燃燒時,CO釋放的熱量更多
C.煤的氣化的熱化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=-131.1 kJ•mol-1
D.煤炭完全燃燒釋放1967.5 kJ熱量時轉(zhuǎn)移20 mol電子

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

7.下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象或化學(xué)原理的解釋不正確的是( 。
  選項          現(xiàn)象或反應(yīng)          原理解釋
    A2CO=2C+O2在任何條件下均不能自發(fā)進(jìn)行該反應(yīng)△H>0,△S>0
    B鋁箔在酒精燈火焰上加熱融化但不滴落Al2O3熔點高于Al單質(zhì)
    C蒸餾時,溫度計的球泡應(yīng)靠近蒸餾燒瓶支管口處此位置指示的是被蒸餾物質(zhì)的沸點
    DKI淀粉溶液中滴入氯水變藍(lán),再通入SO2,藍(lán)色褪色SO2具有漂白性
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.(1)捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用.目前NH3和(NH42CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng).

反應(yīng)Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)?(NH42CO3(aq)△H1
反應(yīng)Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)?NH4HCO3(aq)△H2
反應(yīng)Ⅲ:(NH42CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)?2NH4HCO3(aq)△H3
則△H3與△H1、△H2之間的關(guān)系是:△H3=2△H2-△H1
(2)白磷與氧氣反應(yīng)生成P4O10固體.下表所示是部分化學(xué)鍵的鍵能參數(shù):
化學(xué)鍵P-PP-OP═O O═O
鍵能/kJ•mol-1abc  d
根據(jù)圖1的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)通過計算寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為P4(s)+5O2(g)═P4O10(s)△H=-(4c+12b-6a-5d)kJ•mol-1
(3)三聚磷酸可視為三個磷酸分子(磷酸結(jié)構(gòu)式如圖2)之間脫去兩個水分子產(chǎn)物,其結(jié)構(gòu)式為,三聚磷酸鈉(俗稱“五鈉”)是常用的水處理劑,其化學(xué)式為Na5P3O10
(4)已知298K時白磷不完全燃燒的熱化學(xué)方程式為:P4(s,白磷)+3O2(g)═P4O6(s)△H=-1 638kJ•mol-1
在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況),控制條件使之恰好完全反應(yīng).則所得到的P4O10與P4O6的物質(zhì)的量之比為3:1.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.氨催化氧化法制硝酸的原理為4NH3(g)+5O2(g)$?_{△}^{Pt}$4NO(g)+6H2O(g).在濃氨水中通入空氣,將赤熱鉑
絲插入氨水中引發(fā)反應(yīng)后鉑絲保持紅熱狀態(tài)至反應(yīng)停止.下列說法正確的是( 。
A.上述反應(yīng)在較高溫度下才能自發(fā)進(jìn)行
B.該反應(yīng)的正反應(yīng)活化能小于逆反應(yīng)活化能
C.該反應(yīng)中,斷裂化學(xué)鍵的總鍵能大于形成化學(xué)鍵的總鍵能
D.若NH3和O2的混合氣發(fā)生上述反應(yīng),氣體通入足量水中,剩余氣體一定是O2

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