Question

【题目】前两年华北地区频繁出现的雾霾天气引起了人们的高度重视，化学反应原理可用于治理环境污染，请回答以下问题。

（1）一定条件下，可用CO处理燃煤烟气生成液态硫，实现硫的回收。

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

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

则用CO处理燃煤烟气的热化学方程式是________________________。

②在一定温度下，向2 L 密闭容器中充入 2 mol CO、1 mol SO2发生上述反应，达到化学平衡时SO2的转化率为90%，则该温度下该反应的平衡常数K = _________________。

（2）SNCR─SCR是一种新型的烟气脱硝技术（除去烟气中的NOx），其流程如下：

已知该方法中主要反应的热化学方程式：

4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH = 1646 kJ·mol1，在一定温度下的密闭恒压的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是__________________（填字母）。

a．4υ逆(N2) = υ正(O2)

b．混合气体的密度保持不变

c．c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4

d．单位时间内断裂4 mol N─H键的同时断裂4 mol N≡N键

（3）如图所示，反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。

①SNCR技术脱硝的温度选择925 ℃的理由是___________________。

②SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反应温度较高，其原因是____________________________________；但当烟气温度高于1000℃时，SNCR脱硝效率明显降低，其原因可能是_____________________。

（4）一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示：

①中间室的Cl 移向_________（填“左室”或“右室”），处理后的含硝酸根废水的pH__________（填“增大”或“减小”）

②若图中有机废水中的有机物用C6H12O6表示，请写出左室发生反应的电极反应式：______________________________________________。

Answer 1

【答案】 2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = 270 kJ/mol K=1620 b 925℃时脱硝效率高，残留氨浓度较小 没有使用催化剂，反应的活化能较高 因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动（或高温下N2与O2生成了NO等合理答案） 左室 增大 C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+

【解析】（1）①根据盖斯定律：第一个反应减去第二个反应整理得出CO处理燃煤烟气的热化学方程式2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = 270 kJ/mol；正确答案：2CO(g) + SO2(g)= 2CO2(g)+ S(l) ΔH = 270 kJ/mol。

②根据已知可知：反应开始时c(CO)=1 mol/L，c(SO2)=0.5 mol/L；据反应方程式列式：

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

起始浓度 1 0.5 0

变化浓度 1×90% 0.5×90% 1×90%

平衡浓度 0.1 0.05 0.9

该温度下该反应的平衡常数K = c2(CO2)/ c2(CO)×c(SO2)= 0.92/ 0.12×0.05=1620；正确答案1620。

（2）速率之比和系数成正比：υ逆(N2) = 4υ正(O2)，a错误；反应前后气体的总质量不变，当容器内的压强保持不变时，容器的体积也就不再发生改变，气体的密度也就不再发生变化，反应达到平衡状态；b正确；c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4 的状态仅仅是反应进行过程中一种状态，无法判定平衡状态； c错误；单位时间内断裂12mol N─H键的同时断裂4 mol N≡N键，反应达平衡状态，d错误；正确答案b。

（3）① 从图示看出当温度选择925 ℃时，脱硝效率高，残留氨浓度较小；正确答案：脱硝效率高，残留氨浓度较小。

② 从上述流程看出，SNCR技术的反应没有使用催化剂，反应的活化能较高，因此反应温度较高；因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动，脱硝效率明显降低；正确答案：没有使用催化剂，反应的活化能较高；因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动（或高温下N2与O2生成了NO等合理答案）。

（4）①从题给信息看出，硝酸根离子中氮元素变为氮气，发生还原反应，该极为原电池的正极（右室）；电解质溶液中的Cl 移向负极，即左室；在正极溶液中的硝酸根离子发生反应为：2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,产生OH-,溶液的碱性增强，pH增大；正确答案：左室；增大。

②C6H12O6在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳气体，极反应为：C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+；正确答案：C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+。