Question

【題目】研究NOx、CO等大氣污染物的測量及處理具有重要意義。

（1）在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低NOx的排放。NOx在催化轉(zhuǎn)化器中被CO還原成N2排除。寫出NO被CO還原的化學(xué)方程式：________________。

（2）選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù)，即在金屬催化劑作用下，用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O。

①已知：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJmol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180kJmol-1

完成該方法中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=_________________。

②該方法應(yīng)控制反應(yīng)溫度在315~400℃之間，反應(yīng)溫度過低會(huì)影響反應(yīng)速率，但溫度也不宜過高，原因是___________________。

③氨氮比[n(NH3)／n(NO)]會(huì)直接影響該方法的脫硝率。350℃時(shí)，只改變氨氣的投放量，反應(yīng)物x的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如右圖所示，則X是________________ (填化學(xué)式)。當(dāng)n(NH3)／n(NO)＞1.0時(shí)，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是________________ 。

（3）通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量，其工作原理示意圖如下：

①Pt電極上發(fā)生的是______________反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）。

②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：___________________________________。

Answer 1

【答案】（1）NO+CON2+CO2（2）①-1265.5kJ/mol

②溫度過低，反應(yīng)速率小，溫度過高，使脫硝的主要反應(yīng)的平衡向逆方向移動(dòng)，脫硝率降低；

③NH3 過量氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO

（3）①還原反應(yīng) ②NO＋O2－－2e－=NO2

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)題意，NO被CO還原成N2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO+CON2+CO2。

（2）①已知：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJmol-1①、N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180kJmol-1②，根據(jù)蓋斯定律①-②×2可得4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=（-905.5kJmol-1）-（+180kJmol-1）×2=-1265.5kJ/mol；

②該方法應(yīng)控制反應(yīng)溫度在315～400℃之間，反應(yīng)溫度不宜過低也不宜過高，溫度越高反應(yīng)速率越快，溫度過低，反應(yīng)速率小，溫度過高，使脫硝的主要反應(yīng)的平衡向逆方向移動(dòng)，脫硝率降低。

③氨氮比[n(NH3)／n(NO)]越大，則氨氣的物質(zhì)的量越大，氨氣的轉(zhuǎn)化率越小，由圖可知，隨著氨氣的濃度的增大，X的轉(zhuǎn)化率減小，所以X為NH3；當(dāng)[n(NH3)／n(NO)]＞1.0時(shí)，氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO，所以煙氣中NO濃度增大。

（3）由圖示可知，該原電池反應(yīng)為2NO＋O2=2NO2，NO為還原劑，O2為氧化劑，O2在Pt電極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2＋4e－=2O2－。NO在NiO電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為NO＋O2－－2e－=NO2。