Question

空气质量评价的主要污染物为PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂、O₃和CO等物质。

（1）烟气的脱硝（除NO_x）技术和脱硫（除SO₂）技术都是环境科学研究的热点。

选择性催化还原技术（SCR）是目前最成熟的烟气脱硝技术，即在催化剂作用下，用还原剂（如NH₃）选择性地与NO_x反应生成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

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

②在催化剂作用下，尿素[CO（NH₂）₂]也可以将NO_x反应生成N₂和H₂O。写出CO（NH₂）₂与NO₂反应的化学方程式                      。

（2）电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图1所示，阴极的电极反应是              。

（3）氨碳比[n(NH₃)/n(CO₂)]对合成尿素[2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(g)+H₂O(g)]有影响，恒温恒容时，将总物质的量3 mol的NH₃和CO₂以不同的氨碳比进行反应，结果如图2所示。a、b线分别表示CO₂或NH₃的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化。[n(NH₃)/ n(CO₂)]=            时，尿素产量最大；经计算，图中y=           (精确到0.01)。

（4）废水中含氮化合物的处理方法有多种。

①用次氯酸钠氧化氨气，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式是__________。

②用H₂催化还原法可降低水中NO的浓度，得到的产物能参与大气循环，则反应后溶液的pH          (填“升高”、“降低”或“不变”)。

Answer

（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】

试题分析：（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则根据盖斯定律可知①－②×4即得到

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

②在催化剂作用下，CO（NH2）2与NO2反应的化学方程式为4CO(NH2)2 + 6NO2 ＝7N2 + 4CO2 + 8H2O。

（2）根据图1所示可知氮气结合氢离子在阴极得到电子转化为氨气，则阴极的电极反应是N2 + 6H+ + 6e- ＝2NH3。

（3）由图可知，横坐标为n（NH3）/n（CO2）=2时，尿素的体积分数最大，且y点氨气的转化率为80%，则

2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（g）+H2O（g）

起始浓度（mol/L ） 2 1 0 0

变化浓度（mol/L） 1.6 0.8 0.8 0.8

平衡浓度（mol/L） 0.4 0.2 0.8 0.8

平衡CO（NH2）2的体积分数y=0.8/(0.4+0.2+0.8+0.8)=0.36；

（4）①用次氯酸钠氧化氨气，可以得到N2H4的稀溶液，根据原子守恒和电子得失守恒可知反应中还有氯化钠和水生成，该反应的化学方程式是NaClO + 2NH3 ═ NaCl + N2H4+ H2O。

②H2催化还原饮用水中硝酸根离子，反应中的还原产物和氧化产物均可参与大气循环，则产物为水和氮气，该反应为5H2+2NO3-N2+4H2O+2OH-，氢氧根离子浓度增大，则pH升高。

考点：考查反应热、平衡状态等有关计算以及氧化还原反应方程式书写等