Question

【题目】C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。

(1)尿素[CO(NH2)2]是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为两步反应：

第一步：2NH3(g)+CO2(g) H2NCOONH4(s) △H=－272KJ·mol-1

第二步：H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+138kJ·mol-1

写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式：______________________。

(2)一定温度下，向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1mol SO2，发生反应2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(s)。若反应进行到20min时达平衡，测得CO2的体积分数为0.5，则前20min的反应速率v(CO)=_________，该温度下反应化学平衡常数K=__________。

(3)工业上可用NaC1O碱性溶液或“亚硫酸盐法”吸收SO2。

①为了提高吸收效率，常用Ni2O3作为催化剂。催化过程如图所示：

a．过程2的离子方程式_______________________________。

b．Ca(C1O)2也可用于脱硫，且脱硫效果比NaC1O更好，原因是________________。

②室温条件下，将烟气通入(NH4)2SO4溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示，b点时溶液pH=7，则n(NH4+)：n(SO32-)=__________。

(4)用食盐水做电解液电解烟气脱氮的原理如图，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。如下图，电流密度和溶液pH对烟气脱硝的影响。

①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-反应的离子方程式___________________。

②溶液的pH对NO去除率影响的原因是______________________。

Answer 1

【答案】2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝－134kJ/mol 0.03mol·L-1·min-1 11.25 2NiO2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2O Ca2+与SO42-结合生成难微溶的CaSO4，有利于反应的进行 3：1 3Cl2+8OH-+2NO=2NO3-+6Cl-+4H2O 次氯酸钠在酸性条件下氧化性增强

【解析】

（1）根据盖斯定律得出氨气和二氧化碳合成尿素的热化学方程式；

（2）利用化学平衡“三段式”计算CO的反应速率和反应的平衡常数；

（3）①过程2中NiO2和ClO-反应生成Ni2O3、Cl-、O；Ca(C1O)2也可用于脱硫，且脱硫效果比NaC1O更好，是因为Ca2+与SO42-结合生成微溶的CaSO4，有利于反应的进行；

②a点时，n（HSO3-）：n（H2SO3）=1：1，b点时溶液的pH=7，根据电荷守恒可知：n（NH4+）= n（HSO3-）+2n（SO32-），又根据图像可知，n（HSO3-）=n（SO32-），n(NH4+)：n(SO32-)=（1+2）：1=3：1；

（4）①电解食盐水阳极产生氯气作氧化剂，NO为还原剂，在碱性条件下的反应为：3Cl2+8OH-+2NO=2NO3-+6Cl-+4H2O；

②次氯酸钠在酸性条件下氧化性增强，故控制电解液较低的pH有利于提高NO去除率。

（1）根据盖斯定律可知反应①+反应②即可得出氨气和二氧化碳合成尿素的热化学方程式为：2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝－134kJ/mol，

故答案为：2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝－134kJ/mol。

（2）设参加反应的SO2的物质的量为xmol，则有

2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)

初始状态（mol） 2 1

反应的量（mol） 2x x 2x

平衡状态（mol）（2-2x） （1-x） 2x

即2x/（2-2x+1-x+2x）=0.5，解得x=0.6，V（CO）=0.6×2/2×20=0.03mol·L-1·min-1；

C（CO）=（2-1.2）/2=0.4mol/L，c（SO2）=（1-0.6）/2=0.2mol/L，c（CO2）=1.2/2=0.6mol/L，该温度下反应平衡常数K=c2（CO2）/c2（CO）c（SO2）=0.62/0.42×0.2=11.25L·mol-1，

故答案为：0.03mol·L-1·min-1，11.25。

（3）①为了提高吸收效率，常用Ni2O3作为催化剂。根据催化过程的示意图可知，过程2中NiO2和ClO-反应生成Ni2O3、Cl-、O，离子方程式为：2NiO2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2O，

Ca(C1O)2也可用于脱硫，且脱硫效果比NaC1O更好，是因为Ca2+与SO42-结合生成难溶的CaSO4，有利于反应的进行，

故案为：2NiO2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2O；Ca2+与SO42-结合生成微溶的CaSO4，有利于反应的进行。

②a点时，n（HSO3-）：n（H2SO3）=1：1，b点时溶液的pH=7，根据电荷守恒可知：n（NH4+）= n（HSO3-）+2n（SO32-），又根据图像可知，n（HSO3-）=n（SO32-），n(NH4+)：n(SO32-)=（1+2）：1=3：1，

故答案为：3：1。

（4）①电解食盐水阳极产生氯气作氧化剂，NO为还原剂，在碱性条件下的反应为：3Cl2+8OH-+2NO=2NO3-+6Cl-+4H2O；

故答案为：3Cl2+8OH-+2NO=2NO3-+6Cl-+4H2O。

②次氯酸钠在酸性条件下氧化性增强，故控制电解液较低的pH有利于提高NO去除率；

故答案为：次氯酸钠在酸性条件下氧化性增强。