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【题目】燃煤烟气中含有大量NOxCO2COSO2,经处理可获得重要的化工原料。

(1)CH4催化还原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反应CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=___________kJ·mol1

②若反应中还原NOxN2,消耗标准状况下4.48L CH4,则反应过程中转移的电子总数为_____

(2)利用烟气中分离所得的CO2COH2按一定比例混合在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:

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

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

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

反应体系中CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。

α(CO)随温度升高而减小的原因是____________________

②图中的p1p2p3由大到小的顺序为__________________

(3)亚氯酸钠(NaClO2)和次氯酸钠(NaClO)混合液作为复合吸收剂可脱除烟气中的NOxSO2,使其转化为NO3-SO42-

①写出NONaClO2在碱性环境中反应的离子方程式:________________

②下图表示在一定条件下温度与复合吸收剂对烟气中SO2NO脱除效率的关系。图中SO2NO脱除效率高的原因可能是:____________________

③从复合吸收剂吸收烟气后的废液中可回收得到NaHSO4,低温电解NaHSO4水溶液可制备工业上常用的强氧化剂Na2S2O8,原理如图所示。电解时电极Ⅰ的电极反应式为______________

【答案】+293 1.6NA 升高温度时,反应1为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应3为吸热反应,平衡向右移动,又使得CO的量增大 p1>p2>p3 4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O SO2易溶于水,NO难溶于水,吸收剂中SO2浓度明显比NO SO42--2e-=S2O82-2HSO4--2e-=S2O82-+2H+

【解析】

(1)①依据已知的热化学方程式利用盖斯定律解答;

②若反应中还原NOxN2,消耗标准状况下4.48LCH4CH4被氧化为CO2,碳元素化合从-4价升高为+4价,可结合甲烷的物质的量,可计算反应中转移电子数目;

(2)①由图可知,压强一定时,随温度的升高,CO的转化率降低,根据升高温度对反应①、③的影响,进行分析CO转化率变化原因;

②相同温度下,反应③前后气体分子数不变,压强改变不影响其平衡移动,反应①正反应为气体分子式减小的反应,增大压强,有利于平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大;

(3)①废气中的NONaClO2反应,NaClO2具有氧化性,NO具有还原性,发生氧化还原反应,生成NO3-SO42-,据此写出反应的离子方程式;

②烟气中SO2NO的水溶性存在明显差异,影响了复合剂对烟气中SO2NO脱除效率;

③电解池的I极上NaHSO4生成Na2S2O8的过程是氧化过程,说明I极为阳极,据此书写电极反应式。

(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

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

②还原NOxN2,消耗标准状况下4.48LCH4n(CH4)=4.48L÷22.4L/mol=0.2mol,根据反应过程中电子转移数目相等,可知在整个过程中转移的电子总数N(e-)=0.2mol×8NA=1.6NA

(2)①由图可知,压强一定时,随温度的升高,CO的转化率减小,说明反应①正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,又使平衡体系中CO的增大,则随温度升高,CO的转化率减小;

②相同温度下,反应③前后气体分子数不变,压强改变不影响其平衡移动,反应①正反应为气体分子数减小的反应,增大压强,有利于平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故增大压强有利于CO的转化率升高,故压强:p1>p2>p3

(3)①废气中的NONaClO2反应,NaClO2具有氧化性,NO具有还原性,发生氧化还原反应,生成NO3-SO42-,则此反应的离子方程式为4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O

SO2易溶于水,而NO难溶于水,导致吸收剂中SO2浓度明显比NO大,则SO2NO脱除效率高;

I极上NaHSO4失电子发生氧化反应生成Na2S2O8的电极反应式为SO42--2e-=S2O82-2HSO4--2e-=S2O82-+2H+

练习册系列答案
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气体读数/mL

5 mL

10 mL

15 mL

20 mL

……

45 mL

A(醋酸)/s

155

310

465

565

……

865

B(盐酸)/s

7

16

30

64

……

464

下列说法不正确的是(

A.05mL时,AB反应速率不同的原因是c(H+)不同所致

B.510mL时,A瓶平均反应速率为mL·s1

C.020mL时,A瓶反应速率增大,可能是温度升高所致

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Ti2+基态的电子排布式可表示为__________________

BH4-的空间构型是________________(用文字描述)

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①上述方程式涉及的三种气体熔点由低到高的顺序是__________________

②下列说法正确的是________(填字母)

a.NH3分子中N原子采用sp3杂化

b.相同压强时,NH3沸点比PH3

c.[Cu(NH3)4]2中,N原子是配位原子

d.CN-的电子式为

(3)CaC60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。

C60晶体易溶于苯、CS2,说明C60________分子(极性非极性”)

1C60分子中,含有σ键数目为________个。

(4)MgH2是金属氢化物储氢材料,其晶胞结构如图所示,已知该晶体的密度为a g·cm-3,则晶胞的体积为____cm3[aNA表示(NA表示阿伏加德罗常数)]

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C.t5时增大了压强D.t4~t5时间内反应物转化率最低

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