Question

18．煙氣中含有氮氧化物（NO_x），必須除去（即脫硝）后才能排放．

（1）C₂H₄可用于煙氣脫硝．圖1為在其他條件一定時，溫度、催化劑中Cu²⁺負載量對NO_x去除率的影響．為達到最高的NO_x去除率，應選擇的反應溫度和Cu²⁺負載量分別是350℃左右、3%．
（2）臭氧也可用于煙氣脫硝．O₃氧化NO結合水洗，可產生HNO₃和O₂，該反應的化學方程式為3O₃+2NO+H₂O═2HNO₃+3O₂．
（3）圖2是用NH₃脫除煙氣中NO的原理．
①該脫硝原理中，NO最終轉化為N₂（填化學式）和H₂O．
②當消耗2mol NH₃和0.5mol O₂時，除去的NO在標準狀況下的體積為44.8 L．
（4）用堿液脫硝是目前研究的課題之一．
①將NO、NO₂通入石灰乳中可制備重要的工業(yè)原料Ca（NO₂）₂．該工藝需控制NO和NO₂物質的量之比接近1：1．若n（NO₂）：n（NO）＞1：1，則會導致產品Ca（NO₂）₂中Ca（NO₃）₂含量升高；若n（NO₂）：n（NO）＜1：1，則會導致放出的氣體中NO含量升高．
②將氫氧化鈉溶液脫硝得到的NaNO₂、NaNO₃的混合液和NaOH溶液分別加到圖3所示的電解槽中進行電解．A室NO發(fā)生的電極反應是2NO₂^-+6e^-+4H₂O=8OH^-+N₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據圖象找出NO去除率最高時對應的溫度和催化劑中Cu²⁺負載量；
（2）①O₃氧化NO結合水洗可產生HNO₃和O₂，結合原子守恒和得失電子守恒寫出反應方程式；
②酸性條件下，水在陽極失電子生成臭氧；
（3）①由圖3可知反應物為氧氣、一氧化氮和氨氣最終生成物為氮氣和水；
②根據氨氣失去的電子的物質的量等于NO和氧氣得到的電子總物質的量計算；
（4）①若n（NO）：n（NO₂）＞1：1，則一氧化氮過量，若＜1：1，則二氧化氮過量；
②通過A室產生了N₂，可知A極的電解質溶液為NaNO₃和NaNO₂的混合溶液，NO₂^-在A極放電為N₂，則A為陰極；則B極為陽極，電解質溶液為NaOH溶液，OH^-在B極放電，據此分析．

解答 解：（1）由圖1可知在350℃左右，催化劑中Cu²⁺負載量為3%時，NO去除率最高；
故答案為：350℃左右、3%；
（2）①O₃氧化NO結合水洗可產生HNO₃和O₂，其反應方程式為：3O₃+2NO+H₂O═2HNO₃+3O₂；
故答案為：3O₃+2NO+H₂O═2HNO₃+3O₂；
②酸性條件下，水在陽極失電子生成臭氧，生成1mol臭氧轉移6mol電子，則電極方程式為：3H₂O-6e^-═O₃↑+6H⁺；
故答案為：3H₂O-6e^-═O₃↑+6H⁺；
（3）①由圖3可知反應物為氧氣、一氧化氮和氨氣最終生成物為氮氣和水，所以NO最終轉化為N₂和H₂O；
故答案為：N₂；
②氧氣、一氧化氮和氨氣反應生成氮氣和水，反應中氨氣失去的電子的物質的量等于NO和氧氣得到的電子總物質的量，2mol NH₃轉化為N₂失去6mol電子，0.5mol O₂得到2mol電子，則NO轉化為N₂得到的電子為4mol，所以NO的物質的量為2mol，其體積為44.8L；
故答案為：44.8L；
（4）①若n（NO）：n（NO₂）＜1：1，則二氧化氮過量，二氧化氮可與石灰乳反應生成Ca（NO₃）₂，若n（NO）：n（NO₂）＞1：1，則一氧化氮過量，排放氣體中NO含量升高；
故答案為：產品Ca（NO₂）₂中Ca（NO₃）₂含量升高；放出的氣體中NO含量升高；
②NO₂^-在陰極得電子被還原為氮氣，結合B室的溶液是中性溶液，故放電的方程式為：2NO₂^-+6e^-+4H₂O=8OH^-+N₂↑，
故答案為：2NO₂^-+6e^-+4H₂O=8OH^-+N₂↑．

點評 本題考查了化學方程式的書寫、電解原理的應用、氧化還原反應、圖象的分析與應用等，考查了學生的分析能力以及對基礎知識的綜合應用能力，題目難度中等．