Question

18．烟气中含有氮氧化物（NO_x），必须除去（即脱硝）后才能排放．

（1）C₂H₄可用于烟气脱硝．图1为在其他条件一定时，温度、催化剂中Cu²⁺负载量对NO_x去除率的影响．为达到最高的NO_x去除率，应选择的反应温度和Cu²⁺负载量分别是350℃左右、3%．
（2）臭氧也可用于烟气脱硝．O₃氧化NO结合水洗，可产生HNO₃和O₂，该反应的化学方程式为3O₃+2NO+H₂O═2HNO₃+3O₂．
（3）图2是用NH₃脱除烟气中NO的原理．
①该脱硝原理中，NO最终转化为N₂（填化学式）和H₂O．
②当消耗2mol NH₃和0.5mol O₂时，除去的NO在标准状况下的体积为44.8 L．
（4）用碱液脱硝是目前研究的课题之一．
①将NO、NO₂通入石灰乳中可制备重要的工业原料Ca（NO₂）₂．该工艺需控制NO和NO₂物质的量之比接近1：1．若n（NO₂）：n（NO）＞1：1，则会导致产品Ca（NO₂）₂中Ca（NO₃）₂含量升高；若n（NO₂）：n（NO）＜1：1，则会导致放出的气体中NO含量升高．
②将氢氧化钠溶液脱硝得到的NaNO₂、NaNO₃的混合液和NaOH溶液分别加到图3所示的电解槽中进行电解．A室NO发生的电极反应是2NO₂^-+6e^-+4H₂O=8OH^-+N₂↑．

Answer 1

分析 （1）根据图象找出NO去除率最高时对应的温度和催化剂中Cu²⁺负载量；
（2）①O₃氧化NO结合水洗可产生HNO₃和O₂，结合原子守恒和得失电子守恒写出反应方程式；
②酸性条件下，水在阳极失电子生成臭氧；
（3）①由图3可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水；
②根据氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量计算；
（4）①若n（NO）：n（NO₂）＞1：1，则一氧化氮过量，若＜1：1，则二氧化氮过量；
②通过A室产生了N₂，可知A极的电解质溶液为NaNO₃和NaNO₂的混合溶液，NO₂^-在A极放电为N₂，则A为阴极；则B极为阳极，电解质溶液为NaOH溶液，OH^-在B极放电，据此分析．

解答 解：（1）由图1可知在350℃左右，催化剂中Cu²⁺负载量为3%时，NO去除率最高；
故答案为：350℃左右、3%；
（2）①O₃氧化NO结合水洗可产生HNO₃和O₂，其反应方程式为：3O₃+2NO+H₂O═2HNO₃+3O₂；
故答案为：3O₃+2NO+H₂O═2HNO₃+3O₂；
②酸性条件下，水在阳极失电子生成臭氧，生成1mol臭氧转移6mol电子，则电极方程式为：3H₂O-6e^-═O₃↑+6H⁺；
故答案为：3H₂O-6e^-═O₃↑+6H⁺；
（3）①由图3可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水，所以NO最终转化为N₂和H₂O；
故答案为：N₂；
②氧气、一氧化氮和氨气反应生成氮气和水，反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量，2mol NH₃转化为N₂失去6mol电子，0.5mol O₂得到2mol电子，则NO转化为N₂得到的电子为4mol，所以NO的物质的量为2mol，其体积为44.8L；
故答案为：44.8L；
（4）①若n（NO）：n（NO₂）＜1：1，则二氧化氮过量，二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca（NO₃）₂，若n（NO）：n（NO₂）＞1：1，则一氧化氮过量，排放气体中NO含量升高；
故答案为：产品Ca（NO₂）₂中Ca（NO₃）₂含量升高；放出的气体中NO含量升高；
②NO₂^-在阴极得电子被还原为氮气，结合B室的溶液是中性溶液，故放电的方程式为：2NO₂^-+6e^-+4H₂O=8OH^-+N₂↑，
故答案为：2NO₂^-+6e^-+4H₂O=8OH^-+N₂↑．

点评 本题考查了化学方程式的书写、电解原理的应用、氧化还原反应、图象的分析与应用等，考查了学生的分析能力以及对基础知识的综合应用能力，题目难度中等．