题目内容
【题目】除去空气中的二氧化硫和氨氧化物气体对环境保护有重要意义。
(1)二氧化硫易溶于水,溶于水后所得溶液中H2SO3、HSO3-和SO32- 占三种粒子总数的比例随pH的变化如下图所示。由图可知H2SO3 的电离平衡常数Ka1=____________。
(2)利用尿素[CO(NH2)2]水解的溶液可以吸收含SO2 的空气。已知尿素水解放热,常温下水解反应较慢,水解的反应方程式如下:CO(NH2)2+H2O=H2NCOONH4(氨基甲酸铵)。
①氨基甲酸铵会与空气中的SO2 和O2 反应生成(NH4)2SO4,该反应的化学方程式为__________。
②一定条件下,用尿素溶液吸收含SO2 的空气,测得SO2 的吸收率随溶液的温度变化如图甲所示。温度高于60 ℃时,SO2 的吸收率逐渐升高的原因是_____________。
③尿素溶液吸收SO2 的吸收率随溶液的pH变化如图乙所示。尿素溶液吸收含SO2的空气后溶液的pH会降低,为提高SO2 的吸收率和充分回收产物,最好向溶液中加入_____(填溶液的名称)并控制pH 为_______。
(3)一种电化学脱硝法的原理如图所示。
①电解池阴极所发生的电极反应为_____________。
②相同条件下通入的污染气和生成的X 的体积比为40 :3,污染气中NO 和NO2 占总体积的10%,若NaClO完全反应,污染气中NO和NO2 被完全吸收且其余气体不参与反应,则NO和NO2 的体积比为________。
【答案】 10-1.87 2H2NCOONH4+2SO2+O2+2H2O=2(NH4)2 SO4+2CO2↑ 温度升高,尿素水解生成氨基甲酸铵更快 氨水 6 2H2O +2e- =H2↑+2OH- 1:3
【解析】(1)根据图像,在pH=1.87是,c(HSO3-)= c(H2SO3),H 2SO3的电离平衡常数Ka1== c(H+)=10-1.87,故答案为:10-1.87;
(2)①氨基甲酸铵(H2NCOONH4)会与空气中的SO2和O2反应生成(NH4)2SO4,H2NCOONH4被氧化为二氧化碳,反应的化学方程式为2H2NCOONH4+2SO2+O2+2H2O=2(NH4)2 SO4+2CO2↑,故答案为:2H2NCOONH4+2SO2+O2+2H2O=2(NH4)2 SO4+2CO2↑;
②尿素水解放热,常温下水解反应较慢,水解的反应方程式如下:CO(NH2)2+H2O=H2NCOONH4(氨基甲酸铵),温度升高,尿素水解生成氨基甲酸铵加快,使得SO2的吸收率升高,故答案为:温度升高,尿素水解生成氨基甲酸铵更快;
③尿素溶液吸收SO2的吸收率随溶液的pH变化如图乙所示。尿素溶液吸收含SO2的空气后溶液的pH会降低,根据图像,溶液的pH≥6使,SO2的吸收率较高,因此需要控制在6左右,需要加入碱性物质调节溶液的pH,为了不引入新杂质,可以选用氨水调节,故答案为:氨水;6;
(3)①根据图示,电解氯化钠和氢氧化钠的混合溶液,阳极上溶液中的氯离子放电生成次氯酸根离子,阴极上溶液中的氢离子(水电离生成的)放电生成氢气,因此阴极的电极反应为2H2O +2e- =H2↑+2OH-,故答案为:2H2O +2e- =H2↑+2OH-;
②电解的总反应方程式为Cl-+ H2O ClO-+ H2↑,相同条件下通入的污染气和生成的X的体积比为40:3,假设生成的氢气为3mol,则通入的污染气为40mol,其中含有NO和NO2的物质的量之和为4mol,生成3mol氢气,转移的电子为6mol,根据得失电子守恒,NO和NO2转移的电子也是6mol,设NO和NO2的物质的量分别为x、y,则x+y=4mol,3x+y=6mol,解得x=1mol,y=3mol,则NO和NO2的体积比=NO和NO2的体物质的量比=1:3,故答案为:1:3。
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