Question

11．烟气的脱硫（除SO₂）技术和脱硝（除NO_x）技术都是环境科学研究的热点．
（1）烟气脱硫、脱硝的环境意义是防止酸雨的发生．
（2）选择性催化还原法的脱硝原理为：6NO_x+4x NH₃ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$（3+2x）N₂+6xH₂O
①上述反应中每转移3mol电子，生成标准状况下N₂的体积为$\frac{16.8+11.2x}{x}$L．
②已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-483.6kJ•mol^-1
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-180.5kJ•mol^-1
则反应6NO（g）+4NH₃（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）的△H=-724.5kJ•mol^-1．
（3）目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如图1，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2所示．

①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O．
②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是350℃、负载率3%．

Answer 1

分析 （1）硫的氧化物、氮的氧化物是形成酸雨的主要成因，烟气脱硫、脱硝可以防止酸雨的发生；
（2）①反应中氨气中的N元素由-3价升高为0价，据此计算转移3mol电子参加反应的氨气的物质的量，再根据方程式计算生成的氮气，根据V=nV_m计算氮气的体积；
②a、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-483.6kJ•mol^-1
b、N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
c、N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-180.5kJ•mol^-1
依据盖斯定律计算，a×3-b×2-c×3得到反应的热化学方程式；
（3）①图1可知，在催化剂的作用下，C₂H₄与NO、O₂反应最终生成N₂、CO₂、H₂O，据此写出反应的总方程式；
②为达到最佳脱硝效果，应满足脱硝率高，负载率低，适宜的温度．

解答 解：（1）烟气脱硫、脱硝可以降低硫的氧化物、氮的氧化物含量，防止酸雨的发生，
故答案为：防止酸雨的发生；
（2）①反应中氨气中的N元素由-3价升高为0价，化合价升高3价，泽尔转移3mol电子参加反应的氨气的物质的量为：$\frac{3mol}{3}$=1mol，根据方程式可知生成的氮气的物质的量为：1mol×$\frac{3+2x}{4x}$=$\frac{3+2x}{4x}$mol，
氮气的体积为：$\frac{3+2x}{4x}$mol×22.4L/mol=$\frac{16.8+11.2x}{x}$L，
故答案为：$\frac{16.8+11.2x}{x}$；
②a、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-483.6kJ•mol^-1
b、N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
c、N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-180.5kJ•mol^-1
依据盖斯定律计算，a×3-b×2-c×3得到反应的热化学方程式为：6NO（g）+4NH₃（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）的△H=-724.5kJ•mol^-1
故答案为：-724.5kJ•mol^-1；
（3）①根据图1可知，在催化剂的作用下，C₂H₄与NO、O₂反应最终生成N₂、CO₂、H₂O，反应总方程式为：6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O，
故答案为：6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O；
②由图可知，b曲线的最高点处，脱硝率高，负载率低，温度温度适宜，适宜适合条件为350℃、负载率3%，
故答案为：350℃、负载率3%．

点评 本题以烟气的脱硫和脱硝为载体，考查环境保护、氧化还原反应计算、方程式书写等知识，题目难度中等，本题注意把握数据处理和图象分析．