Question

烟气（主要成分CO₂、CO、SO₂、NO_X） 的排放对环境有很大的影响。

I．利用氨水作吸收液是当前有效捕捉CO₂的方法，经过可逆反应生成NH₄HCO₃。生成的NH₄HCO₃分解可得到CO₂，从而实现吸收液的再生。

（1）写出氨水捕捉 CO₂ 的化学方程式             。

（2）已知：NH₄HCO₃ 溶液显碱性，下列说法不正确的是          。

a ．c （NH₃·H₂O） > c （H₂CO₃）

b．c （NH₄⁺） > c （HCO₃^-） > c （OH^-） > c （H⁺）

c．c （NH₃·H₂O） + c （NH₄⁺） = c （H₂CO₃） + c （HCO₃^-）

d ．c （HCO₃^-） + 2c （CO₃^2-） + c （OH^-） = c （H⁺）+c （NH₄⁺）

（3）右图是氨水吸收 CO₂ 的脱除率随温度变化的关系图。应用平衡移动原理分析 CO₂ 在 40℃-45℃ 脱除率降低可能的原因                。

（4）捕捉的 CO₂ 和 H₂O 的混合气体在固态金属氧化物电解池中电解可制备 H₂ 和 CO，是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。

①X 是电源的           （填“正极”或“负极”），a电极上发生的电极反应式为：H₂O ＋ 2eˉ ＝ H₂＋ O²ˉ和           。

②a 和 b 两电极产生的气体的物质的量之比为          。

II．SO₂、NO_X 可以经 O₃ 预处理后用 CaSO₃ 水悬浮液吸收，可减少烟气中SO₂、NO_X 的含量。O₃ 氧化烟气中 NO_X 的主要反应的热化学方程式为：

NO （g） ＋O₃  （g） = NO₂ （g） ＋O₂ （g）  ∆ H = -200.9 kJ · mol^-1

NO （g） ＋1/2O₂ （g） = NO₂ （g）   ∆ H = -58.2 kJ · mol^-1

（5）依据以上反应，可知：3 NO （g）＋O₃ （g） = 3 NO₂ （g）  ∆ H =       kJ · mol^-1。

（6）用CaSO₃水悬浮液吸收烟气中NO₂时，清液 （ pH约为8） 中SO₃^2－将NO₂转化为NO₂^－，其离子方程式为           。

（7）CaSO₃水悬浮液中加入Na₂SO₄溶液能提高NO₂ 的吸收速率，用平衡移动原理解释其主要原因是       。

Answer

（1）CO2 + NH3·H2O NH4HCO3 （2）ac

（3）氨水吸收CO 2为放热反应，在40~45℃升高温度平衡向左移动，使CO2 脱除率降低。

（4）①负极 CO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉ ②2:1

（5）-317.3

（6） SO32-+2NO2+2OH- = SO42-+2NO2-+H2O

（7）CaSO3（s） Ca2+（aq）+ SO32-（aq），加入Na2SO4溶液，SO42-结合Ca2+, c（Ca2+）降低，使上述平衡向右移动，c（SO32-）增大，提高NO2的吸收速率

【解析】

试题分析： I．（1）氨水捕捉 CO2 的化学方程式CO2 + NH3·H2O NH4HCO3；越弱越水解，谁强显谁性，NH4HCO3 溶液显碱性，说明HCO3-水解程度大于NH4+，所以c （NH3·H2O） < c （H2CO3）；c （NH4+） > c （HCO3-） > c （OH-） > c （H+）；根据物料守恒c （NH3·H2O） + c （NH4+） = c （H2CO3） + c （HCO3-） + c （CO32-）；根据电荷守恒c （HCO3-） + 2c （CO32-） + c （OH-） = c （H+）+c （NH4+）；（3）氨水吸收CO 2为放热反应，在40~45℃升高温度平衡向左移动，使CO2 脱除率降低。（4）①多孔电极b发生氧化反应生成氧气，所以X 是电源的负极，Y是电源的正极；a为电解池阴极，发生反应为 CO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉ 、H2O＋2eˉ＝ H2＋O2ˉ； ②a电极生成一氧化碳和氢气 、 b 电极生成氧气，所以两电极产生的气体的物质的量之比为2:1；II．（5）①NO （g） ＋O3 （g） = NO2 （g） ＋O2 （g） ∆ H = -200.9 kJ · mol-1

②NO （g） ＋1/2O2 （g） = NO2 （g） ∆ H = -58.2 kJ · mol-1 ；根据盖斯定律①＋②×2可得：3 NO （g）＋O3 （g） = 3 NO2 （g） ∆ H = -200.9 kJ · mol-1＋（-58.2 kJ · mol-1）×2=-317.3kJ · mol-1；（6）NO2被还原为NO2－，则SO32－被氧化为SO42－，其离子方程式为SO32-+2NO2+2OH- = SO42-+2NO2-+H2O；（7）CaSO3（s） Ca2+（aq）+ SO32-（aq），加入Na2SO4溶液，SO42-结合Ca2+，使 c（Ca2+）降低，使上述平衡向右移动，c（SO32-）增大，提高NO2的吸收速率。

考点：本题考查化学反应原理。