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1、简答题 燃煤产生的烟气中的氮氧化物NOx(主要为NO、NO2)易形成污染,必须经脱除达标后才能排放.
(1)用化学方程式表示NO形成硝酸型酸雨的反应______
(2)能作脱除剂的物质很多,下列说法正确的是______
a.用?H2O作脱除剂,不利于吸收含氮烟气中的NO
b.用?Na2SO3作脱除剂,O2会降低Na2SO3的利用率
c.用CO作脱除剂,会使烟气中NO2的浓度增加
(3)尿素[CO(NH2)2]在一定条件下能有效将NOx转化为N2.
Ⅰ.已知可通过下列方法合成尿素:
2NH3(g)+CO2(g)?H2NCOONH4(s)△H=-159.5kJ/mol
H2NCOONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=+28.5kJ/mol
①尿素释放出NH3的热化学方程式是______
②写出有利于尿素释放NH3的条件并说明理由______
Ⅱ.CO(NH2)2与某种烟气(主要为N2、NO和O2)中的NO的物质的量比值分别为1:2、2:1、3:1时,NO脱除率随温度变化的曲线如图:
①曲线a?对应CO(NH2)2?与NO的物质的量比值是______.
②曲线a、b、c中,800℃~900℃区间内发生主要反应的化学方程式是______.
③900℃~1200℃区间内脱除率下降,NO浓度上升.发生的主要反应是______.
④曲线a中,NO的起始浓度为6×10-4?mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为______?mg/(m3?s).
参考答案:(1)一氧化氮不稳定,易和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,故NO形成硝酸型酸雨的反应为:2NO+O2═2NO2、3NO2+H2O═2HNO3+NO,故答案为:2NO+O2═2NO2、3NO2+H2O═2HNO3+NO;
(2)a.一氧化氮不易溶于,而二氧化氮易溶于水,反应生成NO,不利于吸收含氮烟气中的NO,故a正确;
?b.亚硫酸钠不稳定,易被氧气氧化,O2会降低Na2SO3的利用率,故b正确;
C.用CO作脱除剂,被氧化,则氮氧化物得电子发生还原反应,不会生成NO2,烟气中NO2的浓度不增加,故c错误;
故答案为:ab;
(3)①已知:2NH3(g)+CO2(g)?H2NCOONH4(s)△H=-159.5kJ/mol
H2NCOONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=+28.5kJ/mol
根据盖斯定律,两热化学方程式相加得2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-131kJ/mol,
故尿素释放出NH3的热化学方程式为:CO(NH2)2(s)+H2O(l)?2NH3(g)+CO2(g)△H=+131kJ/mol,
故答案为:CO(NH2)2(s)+H2O(l)?2NH3(g)+CO2(g)△H=+131kJ/mol;
②释放氨气的反应是吸热反应,升高温度,有利于平衡向吸热反应方向进行,同时温度升高,氨气的溶解度降低,均有利于向释放氨气的方向进行,
故答案为:升高温度;升高温度有利于平衡向吸热反应方向进行,同时温度升高,氨气的溶解度降低,均有利于向释放氨气的方向进行;
Ⅱ.①CO(NH2)2?的含量越高,NO的转化率越大,即NO脱除率越高,所以曲线a?对应CO(NH2)2?与NO的物质的量比值是3:1,故答案为3:1;
②800℃~900℃区间内NO脱除率增大,所以NO是作为反应物参加反应,高温时,尿素分解生成氨气、二氧化碳,氨气和一氧化氮发生氧化还原反应生成氮气,即尿素与NO反应生成N2,同时生成二氧化碳和水,所以反应方程式为:4NH3+6NO═5N2+6H2O?或?2CO(NH2)2+6?NO═2CO2+4H2O+5N2,
故答案为:4NH3+6NO═5N2+6H2O?或?2CO(NH2)2+6?NO═2CO2+4H2O+5N2;
③900℃~1200℃区间内脱除率下降,所以NO浓度上升,则该反应中应该有NO,尿素分解生成的氨气和烟气中的氧气反应生成一氧化氮和水,导致NO浓度增大,所以反应方程式为:4NH3+5O2═4NO+6H2O,
故答案为:4NH3+5O2═4NO+6H2O;?
④A点到BNO脱除率由0.55变为0.75,故NO的浓度变化量为(0.75-0.55)×6×10-4?mg/m3=1.2×10-4?mg/m3
所以NO的脱除速率=1.2×10-4mg/m30.8s=1.5×10-4mg/(m3.s),
故答案为:1.5×10-4.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 某集气瓶中的气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得橙色溶液,气体颜色消失。再拿走玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是下列混合气体中的
[? ]
A.N2、NO2、Br2?
B.NO2、NO、N2
C.NO2、NO、O2?
D.N2、O2、Br2
参考答案:A
本题解析:
本题难度:简单
3、简答题 烟气中NOx是NO和NO2的混合物(不含N2O4).
(1)根据废气排放标准,1m3烟气最高允许含400mgNOx.若NOx中NO质量分数为0.85,则lm3烟气中最高允许含NO______L(标准状况,保留2位小数).
(2)工业上通常用溶质质量分数为0.150的Na2CO3水溶液(密度l.16g/mL)作为NOx吸收剂,该碳酸钠溶液物质的量浓度为______mol/L(保留2位小数).
(3)已知:
NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2?①
2NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2?②
1m3含2000mgNOx的烟气用质量分数为0.150的碳酸钠溶液吸收.若吸收率为80%,吸收后的烟气______排放标准(填“符合”或“不符合”),理由:______
(4)加入硝酸可改变烟气中NO和NO2的比,反应为:NO+2HNO3→3NO2+H2O当烟气中n(NO):n(NO2)=2:3时,吸收率最高.
lm3烟气含2000mgNOx,其中n(NO):n(NO2)=9:1.
计算:
(i)为了达到最高吸收率,1m3烟气需用硝酸的物质的量(保留3位小数).
(ii)1m3烟气达到最高吸收率90%时,吸收后生成NaNO2的质量(假设上述吸收反应中,反应①比反应②迅速.计算结果保留1位小数).
参考答案:(1)NO的最大质量为400mg×0.85=340mg,NO的体积为0.34g30g/mol×22.4L/mol=0.25L,故答案为:0.25;
(2)该碳酸钠溶液物质的量浓度为1000×1.16×0.15106mol/L=1.64mol/L,故答案为:1.64;
(3)未被被吸收的NOx的质量为2000mg×(1-80%)=400mg,因吸收后烟气总体积减小,NOx含量仍超过400mg/m3,故不符合,故答案为:不符合,吸收后烟气总体积减小,NOx含量仍超过400mg/m3;
(4)(i)由于n(NO):n(NO2)=9:1,则30×n(NO)+19n(NO)×46=2,解得n(NO)=0.057mol令需要加入的硝酸为2x,根据方程式NO+2HNO3→3NO2+H2O可知,反应的n(NO)=x、生成n(NO2)=3x,则(0.057-x):(19×0.057+3x)=2:3,解得x=0.0176mol,故n(HNO3)=2x=0.035mol,
答:为了达到最高吸收率,1m3烟气需用硝酸的物质的量0.035mol;
(ii)发生反应NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2、2NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2,由方程式可知n(NaNO2)=2n(NO)+12[n(NO2)-n(NO)]=32n(NO)+12n(NO2)=32×(0.057mol-0.0176mol)+12×(19×0.057mol+3×0.0176mol)=0.0887mol,所以m(NaNO2)=0.0887mol×69g/mol×90%=5.5g,
答:吸收后生成NaNO2的质量为5.5g.
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 下列气体中,难溶于水的是( )
A.N2
B.Cl2
C.NH3
D.NO2
参考答案:A
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 下列颜色变化不是因发生化学变化而产生的是( )
A.无色的NO在空气中变红棕色
B.向红墨水中投入活性炭,红色消失
C.二氧化硫能使品红溶液褪色,加热后又恢复原来颜色
D.足量铜与一定体积的浓硝酸反应生成的气体颜色由深变浅
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般