Question

【題目】空氣質量評價的主要污染物為PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3和CO等物質。

（1）煙氣的脫硝（除NOx）技術和脫硫（除SO2）技術都是環境科學研究的熱點。

選擇性催化還原技術（SCR）是目前最成熟的煙氣脫硝技術，即在催化劑作用下，用還原劑（如NH3）選擇性地與NOx反應生成N2和H2O。

①已知：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g） △H=﹣905.5kJ/mol

N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H= +180kJ/mol

則4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）=4N2（g）+6H2O（g） △H=

②在催化劑作用下，尿素[CO（NH2）2]也可以將NOx反應生成N2和H2O。寫出CO（NH2）2與NO2反應的化學方程式 。

（2）電化學法是合成氨的一種新方法，其原理如圖1所示，陰極的電極反應是 。

（3）氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]對合成尿素[2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)]有影響，恒溫恒容時，將總物質的量3 mol的NH3和CO2以不同的氨碳比進行反應，結果如圖2所示。a、b線分別表示CO2或NH3的轉化率變化，c線表示平衡體系中尿素的體積分數變化。[n(NH3)/ n(CO2)]= 時，尿素產量最大；經計算，圖中y= (精確到0.01)。

（4）廢水中含氮化合物的處理方法有多種。

①用次氯酸鈉氧化氨氣，可以得到N2H4的稀溶液，該反應的化學方程式是__________。

②用H2催化還原法可降低水中NO的濃度，得到的產物能參與大氣循環，則反應后溶液的pH (填“升高”、“降低”或“不變”)。

Answer 1

【答案】（1）①－1625.5kJ/mol（2分）

②4CO(NH2)2+6NO2＝7N2+4CO2+8H2O（2分）

（2）N2+6H++6e-＝2NH3（2分）

（3）2，0.36（每空2分）

（4）①NaClO+2NH3═NaCl+N2H4+H2O（2分）②升高（2分）

【解析】

試題分析：（1）①已知：①4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=﹣905.5kJ/mol

②N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol則根據蓋斯定律可知①－②×4即得到

4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）=4N2（g）+6H2O（g）△H=－1625.5kJ/mol；

②在催化劑作用下，CO（NH2）2與NO2反應的化學方程式為4CO(NH2)2 + 6NO2 ＝7N2 + 4CO2 + 8H2O。

（2）根據圖1所示可知氮氣結合氫離子在陰極得到電子轉化為氨氣，則陰極的電極反應是N2 + 6H+ + 6e- ＝2NH3。

（3）由圖可知，橫坐標為n（NH3）/n（CO2）=2時，尿素的體積分數最大，且y點氨氣的轉化率為80%，則

2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（g）+H2O（g）

起始濃度（mol/L ） 2 1 0 0

變化濃度（mol/L） 1.6 0.8 0.8 0.8

平衡濃度（mol/L） 0.4 0.2 0.8 0.8

平衡CO（NH2）2的體積分數y=0.8/(0.4+0.2+0.8+0.8)=0.36；

（4）①用次氯酸鈉氧化氨氣，可以得到N2H4的稀溶液，根據原子守恒和電子得失守恒可知反應中還有氯化鈉和水生成，該反應的化學方程式是NaClO + 2NH3 ═ NaCl + N2H4+ H2O。

②H2催化還原飲用水中硝酸根離子，反應中的還原產物和氧化產物均可參與大氣循環，則產物為水和氮氣，該反應為5H2+2NO3-N2+4H2O+2OH-，氫氧根離子濃度增大，則pH升高。