题目内容

9．烟气的脱硫（除SO2）和脱硝（除NOx）都是环境科学研究的热点．工业上可以通过氧化还原法或尿素法进行脱硫和脱硝．

（1）氧化还原法脱硝．选择性催化还原（ SCR）法脱硝原理如1图所示：
①该法脱硝的还原剂是NH3
②已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ/mol
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol
则4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）═4N2（g）+6H2O（g）；△H=-1627.2kJ/mol
③检验脱硝效果的重要指标是脱硝效率（脱硝过程中单位时间内NOx浓度变化占烟气初始浓度的百分比）．影响SCR系统脱硝效率的因素有很多，根据图2判断提高脱硝效率的最佳条件是温度400oC，氨氮物质的量比为1；氨氮比一定时，在370o～400oC范围内，随温度的升高脱硝效率增大，其可能的原因是催化剂在370o～400oC范围催化效果好，升高温度，反应速率加快．
（2）尿素法脱硫脱硝．尿素[（NH2）2CO]湿法烟气脱硫脱硝过程表示如下：

①（NH4）2SO4水溶液中离子浓度由大到小的顺序是c（NH4+ ）＞c（SO42- ）＞c（H+ ）＞c（OH- ）．
②尿素溶液中存在如下反应：（NH2）2CO（aq）+H2O NH2?COONH4（aq）（△H＜0），研究表明，增大溶液中NH2COONH4的浓度会使脱硫速率明显加快．因此在生产中常将温度控制在60oC左右，原因是：温度过低，该反应进行很慢，使溶液中NH2COONH4的含量较少；温度过高，平衡逆移，也会使生成的NH2COONH4浓度下降（请将原因补充完整）．
③烟气中的NOx与尿素直接反应进行脱硝．（NH2）2CO与 NO、NO2三者等物质的量反应，生成水和无毒气体，反应的化学方程式是（NH2）2CO+NO+NO2═2N2+2H2O+CO2．

分析 （1）①氧化还原反应中元素化合价升高的物质为氧化剂；
②已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ/mol①
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol②
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol③
根据盖斯定律③×3-①×2-②×2得到：4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）═4N2（g）+6H2O（g），据此计算；
③根据图中不同条件下的脱硝效率判断；温度越高催化效果越好，速率越快；
（2）①铵根离子水解溶液显酸性；
②该反应为放热反应，根据温度对化学平衡的影响判断；
③（NH2）2CO与 NO、NO2三者等物质的量反应，生成水和氮气、二氧化碳．

解答 解：（1）①脱硝过程中NOx作氧化剂，氨气中N元素的化合价升高，则氨气为还原剂；
故答案为：NH3；
②已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ/mol①
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol②
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol③
根据盖斯定律③×3-①×2-②×2得到：4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）═4N2（g）+6H2O（g）△H=3×（-483.6kJ/mol）-（+180.6kJ/mol）×2-（-92.4kJ/mol）×2=-1627.2kJ/mol；
故答案为：-1627.2；
③由图可知，温度越高，脱硝率越高，相同温度下，氨氮物质的量比为1时，脱硝率最高，所以提高脱硝效率的最佳条件是温度400oC，氨氮物质的量比为1；氨氮比一定时，在370o～400oC范围内，随温度的升高脱硝效率增大，是因为催化剂在370o～400oC范围催化效果好，升高温度，反应速率加快；
故答案为：温度400oC，氨氮物质的量比为1；催化剂在370o～400oC范围催化效果好，升高温度，反应速率加快；
（2）①（NH4）2SO4水溶液中，铵根离子水解溶液显酸性，则溶液中离子浓度由大到小的顺序是c（NH4+ ）＞c（SO42- ）＞c（H+ ）＞c（OH- ）；
故答案为：c（NH4+ ）＞c（SO42- ）＞c（H+ ）＞c（OH- ）；
②该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NH2COONH4的含量较少；
故答案为：温度过高，平衡逆移，也会使生成的NH2COONH4浓度下降；
③（NH2）2CO与 NO、NO2三者等物质的量反应，生成水和氮气、二氧化碳，反应的化学方程式为：（NH2）2CO+NO+NO2═2N2+2H2O+CO2；
故答案为：（NH2）2CO+NO+NO2═2N2+2H2O+CO2．

点评 本题以烟气的脱硝为载体，考查氧化还原反应、盖斯定律的应用、方程式书写、化学平衡、化学反应速率、离子浓度大小比较等，题目难度中等，侧重于考查学生的数据处理能力和图象分析能力，注意把握盖斯定律的应用方法、离子浓度比较方法．

练习册系列答案
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19．有关下列流程的判断正确的是（　　）
A．流程中涉及的反应均为非氧化还原反应
B．反应②产生的阴离子主要为CO32-
C．反应③在实验室中应在蒸发皿中进行
D．反应④的条件是对熔融状态下的反应物进行电解
20．高锰酸钾广泛用作工业生产中的氧化剂，医疗行业中的防腐剂、消毒剂、除臭剂、漂白剂、水质净化及废水处理中的水处理剂等．回答下列相关问题：
（1）从物质分类来看，高锰酸钾属于bce（填序号）．
a．酸     b．盐   c．电解质d．非电解质    e．化合物
（2）高锰酸钾水溶液能导电，其原因是KMnO4=K++MnO4-（用化学用语表示）．
（3）实验室中吋高锰酸钾代替Mn02与浓盐酸在不加热的条件下制备Cl2．该反应的离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=5Cl2↑+2Mn2++8H2O，该反应中，浓盐酸的作用是酸性、还原性．
（4）医疗行业中常用高锰酸押溶液与草酸反应的原理来测定血液中钙的含量，配平
该反应的离子方程式：2Mn04-+5H2C204+6H+=CO2↑+2 Mn2++8H2O．
17．下列有关说法正确的是（　　）
A．实验室中，可用金属钠检验乙醇中是否含有水
B．甲烷是天然气的主要成分，能发生取代反应，但不能发生氧化反应
C．只用水无法鉴别苯、乙酸和四氯化碳
D．植物油不能用于萃取溴水中的溴
4．将少量Cl2通入FeBr2的溶液中，反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-，这个事实说明Fe2+、Cl-、Br-三种粒子还原性由强到弱的排列顺序为：Fe2+＞Br-＞Cl-．
14．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（　　）
A．明矾溶于水能形成氢氧化铝胶体，可用于自来水的杀菌消毒
B．氧化镁熔点高，可用于耐高温材料
C．碳酸钠具有碱性，可用于胃酸中和剂
D．铝能置换出氧化铁中的铁，可用于钢铁工业中大量冶炼铁
1．下列说法正确的是（　　）
A．将NaH溶于水，得到的水溶液能导电说明NaH是离子化合物
B．Fe（OH）3胶体和Fe（OH）3沉淀的化学性质不相同
C．乙醇分子中含羟基，可与金属钠反应生成氢气
D．MnO2具有较强氧化性，可作为H2 O2分解反应的氧化剂
18．一定条件下，在体积为3L的密闭容器中反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）达到化学平衡状态．
①反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$；根据如图，升高温度，K值将减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②500℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H2的浓度变化表示的化学反应速率是0.05mol/（L．min）．
③X点与Y点的平均速率：v（X）＜v（Y）；其中X点的正反应速率v正（X）与Z点的逆反应速率v逆（Z）的大小关系为v正（X）＞v逆（Z）（填“＞”、“＜”、“=”）．
④300℃时能够说明该可逆反应达到化学平衡状态的标志是c （填字母）．
a．v生成（CH3OH）=v生成（H2）                  b．混合气体的密度不再改变
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变    d．CO、H2、CH3OH的浓度相等
⑤500℃时，将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是cd．（填字母）
a．c（H2）减少                  b．正反应速率加快，逆反应速率减慢
c．CH3OH 的百分含量增加        d．重新平衡时$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$减小．
6．在标准状况下，在三个干燥的烧瓶里分别充满纯净的NH3，空气和HCl[V（空气）：V（HCl）=1：4]的混合气体，O2和NO2[V（O2）：V（NO2）=1：4]的混合气体，然后分别做喷泉实验．实验完毕后，三个烧瓶中溶液的物质的量浓度之比最接近（不考虑2NO2?N2O4）（　　）
A．5：4：4B．1：1：1C．5：5：4D．3：2：1

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