煤燃烧的烟气中含有SO2和NO,直接排放会形成酸雨、污染大气,因此对烟气进行脱硫、脱硝具有重要意义。
(1)选择性催化还原技术是目前成熟的烟气脱硝技术,即在金属催化剂作用下,用还原剂(如NH3)选择性地与NO反应生成N2和H2O。
①已知:4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH = -905.5kJ/mol
N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH =+180 kJ/mol
则该方法中主要反应的热化学方程式是(请补充完整):
4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH =_________
②该方法控制反应温度在315~400℃之间,反应不宜过低也不能过高的原因是_________。
③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]的大小会影响该方法的脱硝率。350℃时,只改变NH3的投放量,反应物X的转化率与氨氮比的关系如右图,则X是_____(填化学式)。氨氮比由0.5增加到1.0时,脱硝主要反应的平衡将向____________方向移动。当氨氮比大于1.0时,烟气中NO浓度反而增大,主要原因是___________。
(2)将烟气中的SO2、NO经O3处理后,再用CaSO3悬浊液吸收,可脱硫、脱硝。
已知:O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应为:
NO + O3NO2 + O2; 2NO + O2 2NO2; SO2+ O3SO3 + O2
用CaSO3悬浊液(pH=8)吸收经O3处理后的烟气时,NO2转化为NO2-,离子方程式为
_____________。
② 在CaSO3悬浊液中加入Na2SO4溶液可提高NO2的吸收速率,请结合化学原理进行解释___________________________。
③烟气经处理后最终得到含Na+、NO2-、SO42-的吸收液。t℃时,向吸收液中加入AgNO3溶液至SO42-恰好完全沉淀(即SO42-浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,c(NO2-)=_______mol/L。[t℃时,AgNO2(亚硝酸银)的 Ksp= 9.0×10-4、Ag2SO4的Ksp=4.0×10-5。]
高三化学简答题困难题
煤燃烧的烟气中含有SO2和NO,直接排放会形成酸雨、污染大气,因此对烟气进行脱硫、脱硝具有重要意义。
(1)选择性催化还原技术是目前成熟的烟气脱硝技术,即在金属催化剂作用下,用还原剂(如NH3)选择性地与NO反应生成N2和H2O。
①已知:4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH = -905.5kJ/mol
N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH =+180 kJ/mol
则该方法中主要反应的热化学方程式是(请补充完整):
4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH =_________
②该方法控制反应温度在315~400℃之间,反应不宜过低也不能过高的原因是_________。
③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]的大小会影响该方法的脱硝率。350℃时,只改变NH3的投放量,反应物X的转化率与氨氮比的关系如右图,则X是_____(填化学式)。氨氮比由0.5增加到1.0时,脱硝主要反应的平衡将向____________方向移动。当氨氮比大于1.0时,烟气中NO浓度反而增大,主要原因是___________。
(2)将烟气中的SO2、NO经O3处理后,再用CaSO3悬浊液吸收,可脱硫、脱硝。
已知:O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应为:
NO + O3NO2 + O2; 2NO + O2 2NO2; SO2+ O3SO3 + O2
用CaSO3悬浊液(pH=8)吸收经O3处理后的烟气时,NO2转化为NO2-,离子方程式为
_____________。
② 在CaSO3悬浊液中加入Na2SO4溶液可提高NO2的吸收速率,请结合化学原理进行解释___________________________。
③烟气经处理后最终得到含Na+、NO2-、SO42-的吸收液。t℃时,向吸收液中加入AgNO3溶液至SO42-恰好完全沉淀(即SO42-浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,c(NO2-)=_______mol/L。[t℃时,AgNO2(亚硝酸银)的 Ksp= 9.0×10-4、Ag2SO4的Ksp=4.0×10-5。]
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煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,大量排放烟气形成酸雨、污染大气,因此对烟气进行脱硫、脱硝,对环境保护有重要意义。回答下列问题:
Ⅰ.利用CO脱硫
(1)工业生产可利用CO气体从燃煤烟气中脱硫,则25℃时CO从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO(g)+SO2(g)⇌2CO2(g)+S(s)的焓变△H=_____________。25℃,100kPa时,由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓,已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示:
物质 | CO(g) | CO2(g) | SO2(g) |
标准摩尔生成焓∆fHm(25℃)/kJ∙mol-1 | -110.5 | -393.5 | -296.8 |
(2)在模拟脱硫的实验中,向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2mol CO和1mol SO2气体,在不同条件下进行反应,体系总压强随时间的变化如图所示。
①在实验b中,40 min达到平衡,则0~40 min用SO2表示的平均反应速率v(SO2)=_______。
②与实验a相比,实验b可能改变的条件为_______________,实验c可能改变的条件为_________________。
Ⅱ.利用NH3脱硝
(3)在一定条件下,用NH3消除NO污染的反应原理为:4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(l)△H=-1807.98kJ·mol-1。在刚性容器中,NH3与NO的物质的量之比分别为X、Y、Z(其中X<Y<Z),在不同温度条件下,得到NO脱除率(即NO转化率)曲线如图所示。
①NH3与NO的物质的量之比为X时对应的曲线为_____________(填“a”“b”或“c”)。
②各曲线中NO脱除率均先升高后降低的原因为__________。
③900℃条件下,设Z=,初始压强p0,则4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(l)的平衡常数Kp=_____________(列出计算式即可)。
Ⅲ.利用NaCIO2脱硫脱硝
(4)利用NaClO2的碱性溶液可吸收SO2和NO2(物质的量之比为1:1)的混合气体,自身转化为NaCl,则反应的离子方程式为________________。
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控制“酸雨”是防治大气污染的重要问题之一。煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用Ca(ClO)2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,回答下列问题:
(1)Ca(ClO)2中氯元素的化合价为___________。
(2)工业上制备Ca(ClO)2的化学方程式_________________________________________________。
(3)实验室在鼓泡反应器中通入含有SO2的烟气,反应温度为323 K,Ca(ClO)2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表:
离子 | SO42− | Cl− |
c/(mol·L−1) | 5×10−3 | 1×10−2 |
写出Ca(ClO)2溶液在脱硫过程中主要反应的离子方程式____________________________________。
(4)目前可用电化学方法处理由二氧化硫引起的酸雨。常见的一种方法是惰性电极电解氢溴酸,其阳极的电极反应为:___________________________________。阴极的电极反应为:_________________________________。总反应的化学方程式为:___________________________。
(5)将其阳极产物用水溶解配成溶液去淋洗含二氧化硫的废气。上述吸收废气发生的反应化学方程式为:________________________________________。若反应中转移电子1mol,则可吸收二氧化硫气体体积在标准状况下为_________L。
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煤燃烧排放的烟气含有 SO2和 NOx,形成酸雨、污染大气。
(1)采用 NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。在鼓泡反应器中通入含有 SO2和 NO 的烟气,写出 NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式______________.
(2)NO2与SO2能发生反应:NO2+SO2 SO3+NO,在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,改变原料气配比[n0(N02) : n0 (SO2)] 进行多组实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。 部分实验结果如图所示:
①当容器内________(填标号)不再随时间的变化而改变时,可以判断反应达到了化学平衡状态。
a.气体的压强
b.气体的平均摩尔质量
c.气体的密度
d.N02的体积分数
e.气体的颜色
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是__________。
③图中C、D两点对应的实验温度分别为Tc和Td,试判断: Tc_____Td(填“>”、“=”或“<”)。
(3)已知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H=-113.0 kJ• mol-1
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H=-196. 6 kJ• mol-1
则 NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g) △H= ________.
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煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,回答下列问题:
(1)在鼓泡反应器中通入含有含有SO2和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表:
离子 | SO | SO | NO | NO | Cl− |
c/(mol·L−1) | 8.35×10−4 | 6.87×10−6 | 1.5×10−4 | 1.2×10−5 | 3.4×10−3 |
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________增加压强,NO的转化率__________(填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐______________(填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率__________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___________。
(2)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反 应中,在反应ClO+2SO==2SO+Cl−的平衡常数K表达式为__________。
(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。已知下列反应:
SO2(g)+2OH−(aq)==SO(aq)+H2O(l)ΔH1
ClO−(aq)+SO(aq)==SO(aq)+Cl−(aq)ΔH2
CaSO4(s)==Ca2+(aq)+SO(aq)ΔH3
则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO−(aq)+2OH−(aq)==CaSO4(s)+H2O(l)+Cl−(aq)的ΔH=____________。
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煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:
在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表。
离子 | SO42− | SO32− | NO3− | NO2− | Cl− |
c/(mol·L−1) | 8.35×10−4 | 6.87×10−6 | 1.5×10−4 | 1.2×10−5 | 3.4×10−3 |
由实验结果可知,脱硫反应速率___脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___。
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煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:
(1)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323K,NaClO2溶液浓度为5×10-3mol⋅L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子 | SO | SO | NO | NO | Cl- |
c/(mol⋅L-1) | 8.35×10-4 | 6.87×10-6 | 1.5×10-4 | 1.2×10-5 | 3.4×10-3 |
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式___。增加压强,NO的转化率___(填“提高”、“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐___ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率脱硝反应速率___ (填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___。
(2)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均___ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
②反应ClO+2SO=2SO+Cl-的平衡常数K表达式为___。
(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是___。
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煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,回答下列问题:
(1)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表
离子 | SO42− | SO32− | NO3− | NO2− | Cl− |
c/(mol·L−1) | 8.35×10−4 | 6.87×10−6 | 1.5×10−4 | 1.2×10−5 | 3.4×10−3 |
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式____________。
②由实验结果可知,脱硫反应速率______脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是_____________。
(2)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均_______(填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为________________。
(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是______________。
②已知下列反应:
SO2(g)+2OH− (aq) =SO32− (aq)+H2O(l) ΔH1
ClO− (aq)+SO32− (aq) =SO42− (aq)+Cl− (aq) ΔH2
CaSO4(s) ===Ca2+(aq)+SO42−(aq) ΔH3
则反应SO2(g)+ Ca2+(aq)+ ClO− (aq) +2OH− (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl− (aq)的ΔH=_______。
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[2016·新课标III]煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:
(1)NaClO2的化学名称为 。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323 K,NaClO2溶液浓度为5×10−3 mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子 | Cl− | ||||
c/(mol·L−1) | 8.35×10−4 | 6.87×10−6 | 1.5×10−4 | 1.2×10−5 | 3.4×10−3 |
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式 。增加压强,NO的转化率 (填“提高”、“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率 脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是 。
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
②反应+22+Cl−的平衡常数K表达式为 。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是 。
②已知下列反应:
SO2(g)+2OH−(aq) (aq)+H2O(l) ΔH1
ClO−(aq)+ (aq) (aq)+Cl−(aq) ΔH2
CaSO4(s) Ca2+(aq)+ (aq) ΔH3
则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO−(aq)+2OH−(aq) CaSO4(s)+H2O(l)+Cl−(aq)的ΔH= 。
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煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:
(1) NaClO2的化学名称为____________。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子 | SO42− | SO32− | NO3− | NO2− | Cl− |
c/(mol·L−1) | 8.35×10−4 | 6.87×10−6 | 1.5×10−4 | 1.2×10−5 | 3.4×10−3 |
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式 。增加压强,NO的转化率________________(填“提高”、“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐___________(填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率___________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___________。
(3)不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝反应中,SO2和NO的平衡分压Pe如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均____________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_______。
②已知下列反应:
SO2(g)+2OH− (aq)===SO32− (aq)+H2O(l) ΔH1
ClO− (aq)+SO32− (aq)===SO42− (aq)+Cl− (aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2+(aq)+SO42−(aq) ΔH3
则反应SO2(g)+ Ca2+(aq)+ ClO− (aq) +2OH− (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl− (aq)的ΔH= _。
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