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的對數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);平衡常數的對數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的質量分數與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,陰極水電離產生的氫離子得電子產生氫氣，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。