Question

尿素/H₂O₂溶液可用于烟气的脱硫脱硝。

(1)已知T℃时，2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)    △H₁

2H₂O₂(I)=2H₂O(I)+O₂(g)       △H₂

SO₃(g)+H₂O(I))=H₂SO₄(I)      △H₃

则SO₂(g)+H₂O₂(I))=H₂SO₄(I)     △H₄=__________ (用含△H₁、△H₂、△H₃的代数式表示)

(2)尿素[CO(NH₂)₂]溶液对NO_x及SO₂有一定的脱除率。将SO₂和NO_x (N〇约占90%)通入氧气的体积分数为7%、尿素浓度为5%的反应器中进行反应。

①烟气中SO₂最终转化为一种正盐，其化学式为______________；NO和NO₂以物质的量之比1:1与CO(NH₂)₂反应生成无毒气体的化学方程式为_______________。

②氨基甲酸铵(H₂NCOONH₄)是尿素的水解产物，将一定量的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中，发生反应：NH₂COONH₄(s)2NH₃(g)＋CO₂(g)     △H，实验测得不同温度下平衡时气体的总浓度如下表：

温度/K	338	343	348	353
平衡时气体的总浓度/mol • L^-1	0.36	0.48	0.60	0.72

该反应的△H__________(填“>”或“<”)0；348K时，该反应的平衡常数K__________________。

(3)其他条件不变，向尿素溶液中添加H₂O₂溶液，测得不同 pH下氮氧化物的脱除率与时间的关系如图所示。

①NO与H₂O₂发生反应生成亚硝酸时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。

(2)脱硝时，最佳pH为_________；在碱性较强时，NO_x脱除率降低，其原因是___________(任写一点)。

Answer

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

【解析】(1). 反应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)经如下处理①+②+③得到，所以 △H4= ΔH1+ΔH2+ΔH3

(2). ①烟气中SO2通入氧气的体积分数为7%、尿素浓度为5%的反应器中，二氧化硫可以被氧气氧化为硫酸，硫酸可以催化尿素（分子中含酰胺键）发生水解，并与尿素的水解产物氨反应生成硫酸铵，所以最终转化的正盐化学式为(NH4)2SO4 ；NO和NO2以物质的量之比1:1与CO(NH2)2反应生成无毒气体，根据NO中N元素的化合价为+2，NO2中N元素的化合价为+4，而中N元素化合价为-3、C元素的化合价为+4，三种价态的N元素发生归中反应右生成氮气，+4价的C可以转化为CO2，所以此无毒气体是氮气和二氧化碳，化学方程式为NO+NO2+CO(NH2)2＝2N2+CO2+2H2O。②将一定量的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中发生反应，根据表中数据可知，平衡时气体的总浓度随温度的升高而增大，所以升高温度后，化学平衡向正反应反应方向移动，因此，正反应为吸热反应，△H>0。348K时，平衡气体的总浓度为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, 代入该反应的平衡常数表达式K= c2(NH3) c(CO2)= 0.032。

(3). ①NO与H2O2发生反应生成亚硝酸时，双氧水是氧化剂，一氧化氮是还原剂，化学方程式为2NO+H2O2=2HNO2，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2。

(2)由图中信息可知：pH=7时，氮氧化物脱除率最高，所以脱硝时，最佳pH为7；在碱性较强时，NOx脱除率降低，其原因是H2O2氧化性随溶液碱性增强而减弱。