Question

燃煤产生的烟气中的氮氧化物NO_x(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NO_x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______。

ⅡCO(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^-4mg/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) 。

Answer

2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO ab CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=+131kJ/mol 升高温度有利于平衡向吸热的正反应方向进行，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 ：1 4NH3+6NO5N2+6H2O或2CO(NH2)2+6NO2CO2+4H2O+5N2 4NH3+5O24NO+6H2O 1.5×10-4

【解析】

(1)NO被O2氧化产生NO2，NO2与水反应产生HNO3和NO；

(2)a.一氧化氮不易溶于水，而二氧化氮易溶于水，反应生成NO；

b.亚硫酸钠不稳定，易被氧气氧化；

c.用CO作脱除剂，则氮氧化物得电子发生还原反应；

(3)Ⅰ.①根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加，然后进行颠倒即得目标方程式，其焓变进行相应改变；

②尿素释放NH3的反应是吸热反应，根据温度对化学平衡及氨气溶解度的影响进行分析；

Ⅱ．①CO(NH2)2的含量越高，NO脱除率越高；

②800℃～900℃区间内NO脱除率增大，NO参加反应，即尿素与NO反应生成N2；

③900℃～1200℃区间内脱除率下降，NO浓度上升，反应中应该生成NO；

④A点到B点，NO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，再利用计算NO的脱除速率。

(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；

(2)a.一氧化氮不溶于水，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，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，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，不生成NO2，烟气中NO2的浓度不增加，c错误；

故答案选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，将两个热化学方程式相加，整理可得2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=-131kJ/mol ，所以尿素释放出NH3的热化学方程式为：CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=+131kJ/mol；

②根据①分析可知：释放氨气的反应是吸热反应，升高温度，有利于化学平衡向吸热的正反应方向进行，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；

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+6NO5N2+6H2O或 2CO(NH2)2+6NO2CO2+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生成，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+5O24NO+6H2O；

④A点到B点NO脱除率由0.55变为0.75，则NO的浓度变化量为(0.75-0.55)×6×10-4 mg/m3=1.2×10-4mg/m3，所以NO的脱除速率==1.5×10-4mg/(m3·s)。