Question

【題目】煙氣中含有大量氮氧化物NOx，工業(yè)脫硝技術成為研究熱點。

(1)汽車尾氣中NO和CO可利用車載催化劑轉化為無毒物質排放。

已知：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H1＝＋183 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H2＝－565 kJ·mol－1

寫出催化轉化的熱化學方程式_________。

(2)臭氧氧化－堿吸收法可有效脫除NO，氧化原理為：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g) △H＝－200.9 kJ·mol－1。在容積為2L的密閉容器中充入含1.0 mol NO的模擬煙氣和2.0 mol O3，在不同溫度，經過相同時間(10min)NO的轉化率如圖所示。

①100℃時，從開始反應到P點的平均反應速率v(NO)＝__________。

②反應時同時發(fā)生副反應：2O33O2，共有15%的O3自身分解為O2。則P點時O3的物質的量為________mol。

(3)選擇性催化還原技術(NCR)可在較低溫度下脫硝，原理如圖I，天然錳礦可作催化劑。

以NO代表氮氧化物，寫出反應方程式_____________________；實驗測得脫硝率隨溫度的變化如圖II所示，請分析溫度高于250℃時脫硝率下降的原因可能是______________。

Answer 1

【答案】2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=—748 kJ/mol 0.0425mol/（L·min） 0.855 4NH3+6NO5N2+6H2O 溫度升高，NH3發(fā)生副反應或升高溫度，催化劑的活性降低或該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動

【解析】

（1）由蓋斯定律計算可得；

（2）①由化學反應速率公式計算可得；

②反應中與NO反應和自身分解均消耗O3；

（3）由圖可知，脫硝的反應原理為氮的氧化物與氨氣在催化劑作用下共熱反應生成氮氣和水。

（1）將已知反應依次編號為①②，由蓋斯定律可知②-①得到NO轉化為無毒氣體的熱化學反應方程式為：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），則△H=（－565kJ/mol）—（＋183 kJ/mol）=—748 kJ/mol，故答案為：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=—748 kJ/mol；

（2）①由圖可知，100℃時，P點NO的轉化率為85%，則消耗NO的濃度為=0.425mol/L，則從開始反應到P點的平均反應速率v(NO)＝=0.0425mol/（L·min），故答案為：0.0425mol/（L·min）；

②由方程式可知，與NO反應的O3的物質的量為1.0mol×85%=0.85mol，自身分解為O2的O3的物質的量為2.0mol×15%=0.3mol，則P點時O3的物質的量為（2.0mol—0.85mol—0.3mol）=0.85mol，故答案為：0.85；

（3）由圖可知，脫硝的反應原理為氮的氧化物與氨氣在催化劑作用下共熱反應生成氮氣和水，則以NO代表氮氧化物的反應方程式為4NH3+6NO5N2+6H2O；溫度高于250℃時脫硝率下降的原因可能是溫度升高，NH3發(fā)生副反應導致脫硝率下降或升高溫度，催化劑的活性降低導致脫硝率下降或該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動導致脫硝率下降，故答案為：4NH3+6NO5N2+6H2O；溫度升高，NH3發(fā)生副反應或升高溫度，催化劑的活性降低或該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動。