3.利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理,可实现绿色环保、废物利用,对构建生态文明有重要意义.
Ⅰ.脱硝:
(1)H2还原法消除氮氧化物
已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133KJ•mol-1
H2O(g)=H2O(l)△H=-44KJ•mol-1
H2的燃烧热为285.8KJ•mol-1
在催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式为4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2kJ•mol-1
(2)用NH3催化还原法消除氮氧化物,发生反应:4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(l)△H<0
相同条件下,在2L恒容密闭容器中,选用不同催化剂,产生N2的量随时间变化如图1所示.

①计算0~4分钟在A催化剂作用下,
反应速率v(NO)=0.375mol•L-1•min-1
②下列说法正确的是CD.
A.该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)
B.增大压强能使反应速率加快,是因为增加了活化分子百分数
C.单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时,说明反应已达到平衡
D.若反应在恒容绝热的密闭容器中进行,当K值不变时,说明已达到平衡
(3)微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术.图2为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图.
①已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5:2,写出A极的电极反应式CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+
②解释去除NH4+的原理NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-,NO3-在MFC电池正极转化为N2
Ⅱ.脱碳:
(4)用甲醇与CO反应生成醋酸可消除CO污染.常温下,将a mol•L-1醋酸与bmol•L-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),忽略溶液体积变化,计算醋酸的电离常数Ka=$\frac{2b}{a-2b}$×10-7L/mol(用含a、b的代数式表示).
2.SO2和氮氧化物的转化和综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境.
(1)H2还原法是处理燃煤烟气中SO2的方法之一.已知:
2H2S(g)+SO2(g)═3S(s)+2H2O(l)△H=a kJ•mol-1
H2S(g)═H2(g)+S(s)△H=b kJ•mol-1
H2O(l)═H2O(g)△H=c kJ•mol-1
写出SO2(g)和H2(g)反应生成S(s)和H2O(g)的热化学方程式:SO2(g)+2H2(g)=S(s)+2H2O(g)△H=(a-2b+2c)kJ/mol.
(2)20世纪80年代Townley首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2的技术:将烟气预氧化使SO2转化为SO3,再将预氧化后的烟气利用如图1所示原理净化利用.

①阴极反应方程式为2SO3+O2+4e-=2SO42-
②若电解过程中转移1mol电子,所得“扫出气”用水吸收最多可制得质量分数70%的硫酸70g.
(3)利用脱氮菌可净化低浓度NO废气.当废气在塔内停留时间均为90s的情况下,测得不同条件下NO的脱氮率如图2、3所示.
①由图2知,当废气中的NO含量增加时,宜选用好氧硝化法提高脱氮效率.
②图3中,循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率,其可能原因为Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用.
(4)研究表明:NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝.图4所示为复合吸收剂组成一定时,温度对脱硫脱硝的影响.
①温度高于60℃后,NO去除率随温度升高而下降的原因为温度升高,H2O2分解速率加快.
②写出废气中的SO2与NaClO2反应的离子方程式:2H2O+ClO2-+2SO2=Cl-+2SO42-+4H+
1.雾霾天气严重影响人们的生活,其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一.消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法.
(1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物.某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应:C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)△H=Q kJ•mol-1.在T1℃时,反应进行到不同时间测得
各物质的浓度如下:
        时间(min)
浓度(mol•L-1
01020304050
NO1.000.580.400.400.480.48
N200.210.300.300.360.36
CO200.210.300.300.360.36
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=0.042mol/(L•min),T1℃时,该反应的平衡常数K=$\frac{9}{16}$.
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据表中的数据判断改变的条件可能是bc (填
字母).
a.加入一定量的活性炭                    b.通入一定量的NO
c.适当缩小容器的体积                    d.加入合适的催化剂
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中,NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则Q<(填“>”、“=”或“<”)0.
(2)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术.反应原理如图所示:

①由图甲可知,SCR技术中的氧化剂为NO、NO2.已知c(NO2):c(NO)=1:1时脱氮效果最佳,
若生成1mol N2时反应放出的热量为Q kJ.此时对应的脱氮反应的热化学方程式为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g)△H=-2QkJ•mol-1
 ②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业使用的最佳的催化剂和相
应的温度分别为Mn、200℃左右.
(3)汽车尾气中的SO2可用石灰水来吸收,生成亚硫酸钙浊液.已知常温下Ka1(H2SO3)=1.8×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-9.常温下,测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH=9,忽略SO32-的第二步水解,则Ksp(CaSO3)=4.2×10-9
 0  163495  163503  163509  163513  163519  163521  163525  163531  163533  163539  163545  163549  163551  163555  163561  163563  163569  163573  163575  163579  163581  163585  163587  163589  163590  163591  163593  163594  163595  163597  163599  163603  163605  163609  163611  163615  163621  163623  163629  163633  163635  163639  163645  163651  163653  163659  163663  163665  163671  163675  163681  163689  203614 

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