Question

【題目】氮氧化物排放是形成臭氧層空洞、酸雨、霧霾的重要成因之一。SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應(yīng)原理為：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0

（1）氮氧化物破壞臭氧層原理為：①NO+O3NO2+O2 ②NO2+ONO+O2

常溫下反應(yīng)①的平衡常數(shù)為K1，反應(yīng)②的平衡常數(shù)為K2，則反應(yīng)O3+O2O2的平衡常數(shù)K ＝________（用K1、K2表示）。

（2）SCR法除NO時(shí)，投料比一定時(shí)有利于提高NO平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件是________、________。該法可能發(fā)生副反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，減少副反應(yīng)的主要措施是________、________。

（3）其他條件相同，在甲、乙兩種催化劑作用下，NO轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖。

①工業(yè)上選擇催化劑乙的原因是________；

②在催化劑甲作用下，圖中M點(diǎn)處（對(duì)應(yīng)溫度為210℃）NO的轉(zhuǎn)化率_________（填“可能是”、“一定是”或“一定不是”）該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率。高于210℃時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是________。

（4）消除汽車尾氣中的NO時(shí)，可用尿素[(NH2)2CO]還原NO，既安全又高效，且產(chǎn)物都是空氣中含有的成分。與SCR法相比，等物質(zhì)的量的尿素與氨氣可消除的NO物質(zhì)的量之比為________。（不考慮副反應(yīng)）

Answer 1

【答案】 K1·K2 降低溫度 減小壓強(qiáng) 選擇合適的催化劑 控制O2用量 低溫下有很強(qiáng)的催化活性（或在較大的溫度范圍內(nèi)有較高催化活性） 一定不是 催化劑活性降低、副反應(yīng)增多（任寫一個(gè)） 3:1

【解析】（1）①NO+O3NO2+O2反應(yīng)①的平衡常數(shù)為K1=，②NO2+ONO+O2 反應(yīng)②的平衡常數(shù)為K2=，反應(yīng)O3+O2O2的平衡常數(shù)K=，據(jù)此分析計(jì)算得到K=K1K2；
（2）SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應(yīng)原理為：4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）4N2（g）+6H2O（g）△H＜0，提高NO平衡轉(zhuǎn)化率改變條件使平衡正向進(jìn)行；反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng)，可以降低溫度、減小壓強(qiáng)使平衡正向進(jìn)行，減少副反應(yīng)應(yīng)使副反應(yīng)4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）平衡逆向進(jìn)行，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析，需要選擇合適的催化劑、控制氧氣用量促進(jìn)4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）4N2（g）+6H2O（g）△H＜0反應(yīng)進(jìn)行，避免副反應(yīng)4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）進(jìn)行；
（3）①圖象中曲線變化可知低溫下乙的催化作用強(qiáng)，工業(yè)上選擇催化劑乙的原因是低溫下有很強(qiáng)的催化活性；
②甲催化劑隨溫度升高NO轉(zhuǎn)化率先增大后減小是因?yàn)榇呋瘎┰跍囟雀叩臈l件下催化活性減小，在催化劑甲作用下，圖中M點(diǎn)處（對(duì)應(yīng)溫度為210℃）NO的轉(zhuǎn)化率一定不是該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率，高于210℃時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率降低是催化劑活性降低，副反應(yīng)增多；
（4）SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應(yīng)原理為：4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）4N2（g）+6H2O（g）△H＜0　　　尿素[（NH2）2CO]還原NO，既安全又高效，且產(chǎn)物都是空氣中含有的成分，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2（NH2）2CO+6NO=5N2+2CO2+4H2O，等物質(zhì)的量的尿素與氨氣可消除的NO物質(zhì)的量之比=12︰4=3︰1。