2018_2019年北京高三化学一轮复习 大气污染及治理(即废气、烟气、尾气处理)(无答案)

2018_2019学年北京高三化学一轮复习大气污染及治理（即废气、烟气、尾气处理）（无答案）

【复习目标】认识烟气中CO、CO2捕捉原理和相关速率、平衡、电化学等理论知识的运用。

1、燃料不充分燃烧会产生大量的CO，很多工业尾气中均含有CO，研究CO的检测、处理及利用方法具

有重要意义。

（1）为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行监测。使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如右图所示。这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为。

（2）CO有毒，使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除。在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸(HIO3或H3PO4)，测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图1所示。

图1

加入(填酸的化学式)的CuO/CeO2催化剂催化性能最好。

（3）采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金)，利用CO和H2制备二甲醚，反应如下：4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，有研究者在压强为5.00 MPa 的条件下，将H2和CO反应直接制备二甲醚，结果如图2所示，其中CO的转化率随温度升高而降低的原因是。

图2

（4）以甲醇和CO 反应合成甲酸甲酯，反应原理如下：

CH 3OH(g)+CO(g)HCOOCH 3(g) ΔH =-29.1 kJ·mol -1

科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 。 ②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是 。

（5）用CaSO 4代替O 2与燃料CO 反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO 2，是一种高效、清洁、经济

的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。

①CaSO 4(s)+CO(g)

CaS(s)+CO 2(g) ΔH 1=-47.3 kJ·mol -1 ②CaSO 4(s)+CO(g)CaO(s)+CO 2(g)+SO 2(g) ΔH 2=+210.5 kJ·mol -1

③CO(g)C(s)+CO 2(g) ΔH 3=-86.2 kJ·mol -1

反应①~③的平衡常数的对数lg K 随反应温度T 的变化曲线见下图，结合各反应的ΔH ，归纳lg K-T 曲线变化规律：

1

4141212

①；

②。

2、为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用(NH4)2CO3，

反应为(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)ΔH。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，

并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如右图，则ΔH(填“>”、“=”或“<”)0，理由是

3. 高炉气中含有的气体主要有N2、CO、CO2等。在含有大量N2的高炉气体系中，富集CO的技术关

键在于要有对CO选择性好的吸附材料，从而实现CO和N2的分离。

（1）由CO可以直接合成许多C1化工产品，如生产甲醇。已知：

2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 453 kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1

又知CO(g)燃烧热ΔH=-283 kJ·mol-1，则CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)ΔH=kJ·mol-1。

（2）工业上常采用醋酸亚铜氨溶液来吸收CO，该反应的化学方程式为

CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)CH3COOCu(NH3)2·CO(aq)ΔH<0。

吸收CO后的溶液经过适当处理又可以重新生成醋酸亚铜氨，可采取的措施有(填字母)。

a. 适当升高温度

b. 适当降低温度

c. 增大压强

d. 减小压强

（3）到目前为止，CO 吸附剂的开发大多数以铜(+1)为活性组分负载在各种载体上，然后采用变压吸附

(PSA)方式在含N 2体系中脱出CO 。下图是变压吸附回收高炉气中CO 的流程图。

①PSA-Ⅰ吸附CO 2时间对PSA-Ⅱ中CO 回收率的影响见下图，由此可见，为了保证载铜吸附剂对CO 的吸附和提纯要求，应采取的措施是 。

②从PSA-Ⅱ中富集得到的CO 有广泛的用途，除生产甲醇外，列举其中一种用途： 。 ③检验放空气体中是否含有CO 的实验操作：将该气体通入氯化钯(PdCl 2)溶液中，观察是否有黑色的单质钯生成，写出对应的化学方程式： 。

4. 利用合成气(主要成分为CO 、CO 2和H 2)在催化剂的作用下合成甲醇，主要反应如下：

①CO(g)+2H 2(g)

CH 3OH(g) ΔH =-99 kJ·mol -1 ②CO 2(g)+3H 2(g)

CH 3OH(g)+H 2O(g) ΔH =-58 kJ·mol -1

③CO 2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g) ΔH （1）反应①的化学平衡常数K 的表达式为 ；反应③的ΔH = kJ·mol -1。

（2）合成气的组成为22(H )(CO CO )

n n =2.60时体系中的CO 平衡转化率(α)与温度和压强的关系如下图所示。图中的压强p 1、p 2、p 3

由大到小的顺序为 ，

α(CO)随温度升高而减小，其原因是