Question

【題目】近年華北地區(qū)頻繁的霧霾天氣已經(jīng)引起人們的高度重視，化學(xué)反應(yīng)原理可用于治理環(huán)境污染，請回答下列問題：

（1）一定條件下，可以用CO處理燃煤煙氣生成液態(tài)硫，實現(xiàn)硫的回收。

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

S(l) +O2(g) = SO2(g) ΔH=-296 kJ·mol-1

則用CO處理燃煤煙氣的熱化學(xué)方程式是_____________________。

②在一定溫度下，在2 L密閉容器中投入2 mol CO、l mol SO2發(fā)生上述反應(yīng)，達到化學(xué)平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率為90%，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的數(shù)值為____________。

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

已知該方法中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1646 kJ·mol-1，在一定溫度下，在密閉恒壓的容器中，能表示上述反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是__________________（填字母）。

a. 4v逆(N2) = v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(nèi)斷裂4 mol N-H鍵的同時斷裂4 mol鍵

（3）如圖所示，反應(yīng)溫度會直接影響SNCR技術(shù)的脫硝效率。

①SNCR技術(shù)脫硝的最佳溫度選擇925 ℃的理由是_____________。

②SNCR與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)的反應(yīng)溫度較高，其原因是________________；但當(dāng)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“降低”或“升高”）

②若圖中有機廢水中有機物用C6H12O6表示， 請寫出左室發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_________________。

Answer 1

【答案】 2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(l) ΔH=-270kJ·mol-1 1620 b 925℃時脫硝效率高，殘留氨濃度較小 反應(yīng)的活化能較大，沒有使用催化劑 因為脫硝主要反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，使脫硝主要反應(yīng)的平衡逆向移動(或生成的N2與O2反應(yīng)生成NO等其他合理答案） 左室 升高 C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+

【解析】(1). ①反應(yīng)減反應(yīng)可得2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(l) ΔH=-270kJ·mol-1 ②在一定溫度下，在2 L密閉容器中投入2 mol CO、l mol SO2發(fā)生上述反應(yīng)，達到化學(xué)平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率為90%，則生成0.9molS和1.8molCO2,余SO20.1mol和CO 0.2mol, 平衡混合氣中CO2,、SO2和CO的濃度分別為0.9mol/L、0.05mol/L和0.1mol/L，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的數(shù)值為 = =1620。

(2).在一定溫度下，在密閉恒壓的容器中，因正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的方向，所以反應(yīng)后容器體積變大，而氣體的質(zhì)量守恒，所以混合氣的密度是變量，能表示上述反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是b。a中兩速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，所以正反應(yīng)速率不等于逆反應(yīng)速率，a不是；c中幾種物質(zhì)的濃度之比等于化學(xué)計量數(shù)之比并不是化學(xué)平衡狀態(tài)的特征；d.單位時間內(nèi)斷裂4 mol N-H鍵（不是12mol）的同時斷裂4 mol鍵也不能表示正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，所以也不是。

(3). ①SNCR技術(shù)脫硝的最佳溫度選擇925 ℃的理由是925℃時脫硝效率高，殘留氨濃度較小 。

②SNCR與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)的反應(yīng)溫度較高，其原因是反應(yīng)的活化能較大，沒有使用催化劑降低其活化能；但當(dāng)煙氣溫度高于1000℃時，SNCR脫硝效率明顯降低，其原因可能是因為脫硝主要反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，使脫硝主要反應(yīng)的平衡逆向移動(或生成的N2與O2反應(yīng)生成NO等） 。

(4). 由圖可知，左室中有機物被氧化為二氧化碳氣體，所以左室為燃料電池的負極區(qū)；右室中硝酸根被還原為氮氣，右室為正極區(qū)，電池工作時，中間室海水中的陰離子（主要為氯離子）向負極區(qū)移動，陽離子（主要為鈉離子）向正極區(qū)移動，實現(xiàn)了海水的淡化。①中間室的Cl-移向左室 ，正極的電極反應(yīng)為2NO3+10e-+6H2O=N2+12OH-,所以處理后的含硝酸根廢水的pH升高。②有機廢水中有機物用C6H12O6表示，左室發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+ 。