Question

【题目】CO(NH2)2(尿素)在制备氢气，碳酸二甲酯及烟气脱硫、脱硝等方面有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)电解尿素的碱性溶液制备氢气的装置如右图所示，a极是________；通电时,阴极周围溶液的pH________(填“增大”或“减小”)；阳极的电极反应式为________。

(2)尿素合成碳酸二甲酯的相关反应及平衡常数的对数值与温度的关系如下：

(Ⅰ)2CH3OH(l)+CO(NH2)2(1)CH3OCOOCH3(l)+2NH3(g)△H1

(Ⅱ)CH3OH(l)+CO(NH2)2(l)CH3OCONH2(l)+NH3(g)△H2

(Ⅲ)CH3OCONH2(l)+CH3OH(l)CH3OCOOCH3(l)+NH3(g)△H3

①△H1=_______(用△H2和△H3表示);平衡常数的对数lnK(Ⅰ)=________[用lnK(Ⅱ)和lnK(Ⅲ)表示]。

②对于反应(Ⅱ),升高温度，化学平衡向________(“正”或“逆”)反应方向移动。

③为提高CH3OCOOCH3的产率,可采取的措施有________________________________(列举2点)。

(3)尿素中添加NaClO2所得混合溶液可用于烟气脱硫、脱硝。用含NO和SO2的混合烟气进行实验。混合液中NaClO2的质量分数与NO和SO2的脱除率关系如图所示。

①含SO2的烟气(含O2)通过尿素溶液得到的盐为_________;NO2与尿素溶液反应。生成N2和另外两种氧化物，写出该反应的化学方程式：_______________________________。

②若用纯尿素溶液，则NO的脱除率仅约为15%,说明NaClO2的作用是_____________。

③SO2的脱除率总是比NO的大,其原因是____________________________(列举2点)。

Answer 1

【答案】 阳极 增大 CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O △H2+△H3 lnK(Ⅱ)+lnK(Ⅲ) 正 升高温度,减小压强 (NH4)2SO4 6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O 将NO氧化为易溶于水的NO2等高价氧化物 SO2的溶解度比NO的大,NO与CO(NH2)2反应的活化能比SO2的大

【解析】(1)电解池中连接正极的是阳极，故a极是阳极；通电时,阴极水电离产生的氢离子得电子产生氢气，氢氧根离子浓度增大，周围溶液的pH增大；阳极). CO(NH2)2在碱性条件下得电子产生CO32-和N2，电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O；(2) ①已知：(Ⅱ)CH3OH(l)+CO(NH2)2(l)CH3OCONH2(l)+NH3(g)△H2

(Ⅲ)CH3OCONH2(l)+CH3OH(l)CH3OCOOCH3(l)+NH3(g)△H3

根据盖斯定律，由(Ⅱ)+ (Ⅲ)得反应(Ⅰ)2CH3OH(l)+CO(NH2)2(1)CH3OCOOCH3(l)+2NH3(g)△H1=△H2+△H3；故K=(Ⅰ)= K(Ⅱ) K(Ⅲ)，则lnK(Ⅰ)= lnK(Ⅱ)+lnK(Ⅲ)；②根据图中曲线变化可知，升高温度lnK(Ⅱ)增大，则K(Ⅱ)增大，化学平衡向正反应方向移动；③为提高CH3OCOOCH3的产率,可使反应(Ⅲ)CH3OCONH2(l)+CH3OH(l)CH3OCOOCH3(l)+NH3(g)向正反应方向移动，该反应为气体体积增大的吸热反应，可采取的措施有升高温度,减小压强；①含SO2的烟气(含O2)通过尿素溶液得到的盐为硫酸盐(NH4)2SO4;NO2与尿素溶液反应。生成N2和另外两种氧化物二氧化碳和水，反应的化学方程式为：6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O；②若用纯尿素溶液，则NO的脱除率仅约为15%,说明NaClO2的作用是将NO氧化为易溶于水的NO2等高价氧化物；③SO2的脱除率总是比NO的大,其原因是SO2的溶解度比NO的大,NO与CO(NH2)2反应的活化能比SO2的大。