Question

【題目】尿素/H2O2溶液可用于煙氣的脫硫脫硝。

(1)已知T℃時，2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H1

2H2O2(I)=2H2O(I)+O2(g) △H2

SO3(g)+H2O(I))=H2SO4(I) △H3

則SO2(g)+H2O2(I))=H2SO4(I) △H4=__________ (用含△H1、△H2、△H3的代數(shù)式表示)

(2)尿素[CO(NH2)2]溶液對NOx及SO2有一定的脫除率。將SO2和NOx (N〇約占90%)通入氧氣的體積分數(shù)為7%、尿素濃度為5%的反應(yīng)器中進行反應(yīng)。

①煙氣中SO2最終轉(zhuǎn)化為一種正鹽，其化學(xué)式為______________；NO和NO2以物質(zhì)的量之比1:1與CO(NH2)2反應(yīng)生成無毒氣體的化學(xué)方程式為_______________。

②氨基甲酸銨(H2NCOONH4)是尿素的水解產(chǎn)物，將一定量的氨基甲酸銨置于恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g) △H，實驗測得不同溫度下平衡時氣體的總濃度如下表：

溫度/K	338	343	348	353
平衡時氣體的總濃度/mol L-1	0.36	0.48	0.60	0.72

該反應(yīng)的△H__________(填“>”或“<”)0；348K時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K__________________。

(3)其他條件不變，向尿素溶液中添加H2O2溶液，測得不同 pH下氮氧化物的脫除率與時間的關(guān)系如圖所示。

①NO與H2O2發(fā)生反應(yīng)生成亞硝酸時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為____________。

(2)脫硝時，最佳pH為_________；在堿性較強時，NOx脫除率降低，其原因是___________(任寫一點)。

Answer 1

【答案】 ΔH1+ΔH2+ΔH3 (NH4)2SO4 NO+NO2+CO(NH2)2＝2N2+CO2+2H2O > 0.032 1:2 7 H2O2氧化性減弱（或其他合理答案）

【解析】(1). 反應(yīng)SO2(g)+H2O2(I))=H2SO4(I)可由①2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)②2H2O2(I)=2H2O(I)+O2(g)③SO3(g)+H2O(I))=H2SO4(I)經(jīng)如下處理①+②+③得到，所以 △H4= ΔH1+ΔH2+ΔH3

(2). ①煙氣中SO2通入氧氣的體積分數(shù)為7%、尿素濃度為5%的反應(yīng)器中，二氧化硫可以被氧氣氧化為硫酸，硫酸可以催化尿素（分子中含酰胺鍵）發(fā)生水解，并與尿素的水解產(chǎn)物氨反應(yīng)生成硫酸銨，所以最終轉(zhuǎn)化的正鹽化學(xué)式為(NH4)2SO4 ；NO和NO2以物質(zhì)的量之比1:1與CO(NH2)2反應(yīng)生成無毒氣體，根據(jù)NO中N元素的化合價為+2，NO2中N元素的化合價為+4，而中N元素化合價為-3、C元素的化合價為+4，三種價態(tài)的N元素發(fā)生歸中反應(yīng)右生成氮氣，+4價的C可以轉(zhuǎn)化為CO2，所以此無毒氣體是氮氣和二氧化碳，化學(xué)方程式為NO+NO2+CO(NH2)2＝2N2+CO2+2H2O。②將一定量的氨基甲酸銨置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，平衡時氣體的總濃度隨溫度的升高而增大，所以升高溫度后，化學(xué)平衡向正反應(yīng)反應(yīng)方向移動，因此，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H>0。348K時，平衡氣體的總濃度為0.60/mol L-1, 由NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)可求出c(NH3)=0.40 mol L-1、c(CO2)=0.20 mol L-1, 代入該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K= c2(NH3) c(CO2)= 0.032。

(3). ①NO與H2O2發(fā)生反應(yīng)生成亞硝酸時，雙氧水是氧化劑，一氧化氮是還原劑，化學(xué)方程式為2NO+H2O2=2HNO2，所以氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2。

(2)由圖中信息可知：pH=7時，氮氧化物脫除率最高，所以脫硝時，最佳pH為7；在堿性較強時，NOx脫除率降低，其原因是H2O2氧化性隨溶液堿性增強而減弱。