Question

【題目】前兩年華北地區頻繁出現的霧霾天氣引起了人們的高度重視，化學反應原理可用于治理環境污染，請回答以下問題。

（1）一定條件下，可用CO處理燃煤煙氣生成液態硫，實現硫的回收。

①已知：2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH = 566 kJ·mol1

S(l) + O2(g) = SO2(g) ΔH = 296 kJ·mol1

則用CO處理燃煤煙氣的熱化學方程式是________________________。

②在一定溫度下，向2 L 密閉容器中充入 2 mol CO、1 mol SO2發生上述反應，達到化學平衡時SO2的轉化率為90%，則該溫度下該反應的平衡常數K = _________________。

（2）SNCR─SCR是一種新型的煙氣脫硝技術（除去煙氣中的NOx），其流程如下：

已知該方法中主要反應的熱化學方程式：

4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH = 1646 kJ·mol1，在一定溫度下的密閉恒壓的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態的是__________________（填字母）。

a．4υ逆(N2) = υ正(O2)

b．混合氣體的密度保持不變

c．c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4

d．單位時間內斷裂4 mol N─H鍵的同時斷裂4 mol N≡N鍵

（3）如圖所示，反應溫度會直接影響SNCR技術的脫硝效率。

①SNCR技術脫硝的溫度選擇925 ℃的理由是___________________。

②SNCR與SCR技術相比，SNCR技術的反應溫度較高，其原因是____________________________________；但當煙氣溫度高于1000℃時，SNCR脫硝效率明顯降低，其原因可能是_____________________。

（4）一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示：

①中間室的Cl 移向_________（填“左室”或“右室”），處理后的含硝酸根廢水的pH__________（填“增大”或“減小”）

②若圖中有機廢水中的有機物用C6H12O6表示，請寫出左室發生反應的電極反應式：______________________________________________。

Answer 1

【答案】 2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = 270 kJ/mol K=1620 b 925℃時脫硝效率高，殘留氨濃度較小 沒有使用催化劑，反應的活化能較高 因為脫硝的主要反應是放熱反應，溫度過高，使脫硝反應逆向移動（或高溫下N2與O2生成了NO等合理答案） 左室 增大 C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+

【解析】（1）①根據蓋斯定律：第一個反應減去第二個反應整理得出CO處理燃煤煙氣的熱化學方程式2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = 270 kJ/mol；正確答案：2CO(g) + SO2(g)= 2CO2(g)+ S(l) ΔH = 270 kJ/mol。

②根據已知可知：反應開始時c(CO)=1 mol/L，c(SO2)=0.5 mol/L；據反應方程式列式：

2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l)

起始濃度 1 0.5 0

變化濃度 1×90% 0.5×90% 1×90%

平衡濃度 0.1 0.05 0.9

該溫度下該反應的平衡常數K = c2(CO2)/ c2(CO)×c(SO2)= 0.92/ 0.12×0.05=1620；正確答案1620。

（2）速率之比和系數成正比：υ逆(N2) = 4υ正(O2)，a錯誤；反應前后氣體的總質量不變，當容器內的壓強保持不變時，容器的體積也就不再發生改變，氣體的密度也就不再發生變化，反應達到平衡狀態；b正確；c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4 的狀態僅僅是反應進行過程中一種狀態，無法判定平衡狀態； c錯誤；單位時間內斷裂12mol N─H鍵的同時斷裂4 mol N≡N鍵，反應達平衡狀態，d錯誤；正確答案b。

（3）① 從圖示看出當溫度選擇925 ℃時，脫硝效率高，殘留氨濃度較小；正確答案：脫硝效率高，殘留氨濃度較小。

② 從上述流程看出，SNCR技術的反應沒有使用催化劑，反應的活化能較高，因此反應溫度較高；因為脫硝的主要反應是放熱反應，溫度過高，使脫硝反應逆向移動，脫硝效率明顯降低；正確答案：沒有使用催化劑，反應的活化能較高；因為脫硝的主要反應是放熱反應，溫度過高，使脫硝反應逆向移動（或高溫下N2與O2生成了NO等合理答案）。

（4）①從題給信息看出，硝酸根離子中氮元素變為氮氣，發生還原反應，該極為原電池的正極（右室）；電解質溶液中的Cl 移向負極，即左室；在正極溶液中的硝酸根離子發生反應為：2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,產生OH-,溶液的堿性增強，pH增大；正確答案：左室；增大。

②C6H12O6在負極失電子發生氧化反應生成二氧化碳氣體，極反應為：C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+；正確答案：C6H12O6 – 24e + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+。