Question

【題目】CO(NH2)2(尿素)在制備氫氣，碳酸二甲酯及煙氣脫硫、脫硝等方面有著廣泛的應用。回答下列問題：

(1)電解尿素的堿性溶液制備氫氣的裝置如右圖所示，a極是________；通電時,陰極周圍溶液的pH________(填“增大”或“減小”)；陽極的電極反應式為________。

(2)尿素合成碳酸二甲酯的相關反應及平衡常數(shù)的對數(shù)值與溫度的關系如下：

(Ⅰ)2CH3OH(l)+CO(NH2)2(1)CH3OCOOCH3(l)+2NH3(g)△H1

(Ⅱ)CH3OH(l)+CO(NH2)2(l)CH3OCONH2(l)+NH3(g)△H2

(Ⅲ)CH3OCONH2(l)+CH3OH(l)CH3OCOOCH3(l)+NH3(g)△H3

①△H1=_______(用△H2和△H3表示);平衡常數(shù)的對數(shù)lnK(Ⅰ)=________[用lnK(Ⅱ)和lnK(Ⅲ)表示]。

②對于反應(Ⅱ),升高溫度，化學平衡向________(“正”或“逆”)反應方向移動。

③為提高CH3OCOOCH3的產(chǎn)率,可采取的措施有________________________________(列舉2點)。

(3)尿素中添加NaClO2所得混合溶液可用于煙氣脫硫、脫硝。用含NO和SO2的混合煙氣進行實驗。混合液中NaClO2的質(zhì)量分數(shù)與NO和SO2的脫除率關系如圖所示。

①含SO2的煙氣(含O2)通過尿素溶液得到的鹽為_________;NO2與尿素溶液反應。生成N2和另外兩種氧化物，寫出該反應的化學方程式：_______________________________。

②若用純尿素溶液，則NO的脫除率僅約為15%,說明NaClO2的作用是_____________。

③SO2的脫除率總是比NO的大,其原因是____________________________(列舉2點)。

Answer 1

【答案】 陽極 增大 CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O △H2+△H3 lnK(Ⅱ)+lnK(Ⅲ) 正 升高溫度,減小壓強 (NH4)2SO4 6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O 將NO氧化為易溶于水的NO2等高價氧化物 SO2的溶解度比NO的大,NO與CO(NH2)2反應的活化能比SO2的大

【解析】(1)電解池中連接正極的是陽極，故a極是陽極；通電時,陰極水電離產(chǎn)生的氫離子得電子產(chǎn)生氫氣，氫氧根離子濃度增大，周圍溶液的pH增大；陽極). CO(NH2)2在堿性條件下得電子產(chǎn)生CO32-和N2，電極反應式為CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O；(2) ①已知：(Ⅱ)CH3OH(l)+CO(NH2)2(l)CH3OCONH2(l)+NH3(g)△H2

(Ⅲ)CH3OCONH2(l)+CH3OH(l)CH3OCOOCH3(l)+NH3(g)△H3

根據(jù)蓋斯定律，由(Ⅱ)+ (Ⅲ)得反應(Ⅰ)2CH3OH(l)+CO(NH2)2(1)CH3OCOOCH3(l)+2NH3(g)△H1=△H2+△H3；故K=(Ⅰ)= K(Ⅱ) K(Ⅲ)，則lnK(Ⅰ)= lnK(Ⅱ)+lnK(Ⅲ)；②根據(jù)圖中曲線變化可知，升高溫度lnK(Ⅱ)增大，則K(Ⅱ)增大，化學平衡向正反應方向移動；③為提高CH3OCOOCH3的產(chǎn)率,可使反應(Ⅲ)CH3OCONH2(l)+CH3OH(l)CH3OCOOCH3(l)+NH3(g)向正反應方向移動，該反應為氣體體積增大的吸熱反應，可采取的措施有升高溫度,減小壓強；①含SO2的煙氣(含O2)通過尿素溶液得到的鹽為硫酸鹽(NH4)2SO4;NO2與尿素溶液反應。生成N2和另外兩種氧化物二氧化碳和水，反應的化學方程式為：6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O；②若用純尿素溶液，則NO的脫除率僅約為15%,說明NaClO2的作用是將NO氧化為易溶于水的NO2等高價氧化物；③SO2的脫除率總是比NO的大,其原因是SO2的溶解度比NO的大,NO與CO(NH2)2反應的活化能比SO2的大。