Question

7．消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法．
Ⅰ．NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．反應(yīng)原理如圖1所示：
①由圖可知SCR技術(shù)中的氧化劑為NO、NO₂．
②用Fe做催化劑時(shí)，在氨氣足量的情況下，當(dāng)$\frac{c（N{O}_{2}）}{c（NO）}$=1：1時(shí)，脫氮率最佳，已知每生成28g N₂ 放出的熱量為QkJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol．
Ⅱ．工業(yè)上變“廢”為寶，吸收工業(yè)中SO₂和NO，可獲得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃產(chǎn)品的流程圖如圖2（Ce為鈰元素）：
①裝置Ⅰ中的主要反應(yīng)的離子方程式為SO₂+OH^-=HSO₃^-．
②裝置Ⅲ還可以使Ce⁴⁺再生，若用甲烷燃料電池電解該裝置中的溶液，當(dāng)消耗1mol CH₄時(shí)，理論上可再生8mol Ce⁴⁺．
Ⅲ．用活性炭還原法可以處理氮氧化物．如發(fā)生反應(yīng)：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=Q kJ/mol．
在T₁℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的濃度如下：

時(shí)間（min） 濃度（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①T_l℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{9}{16}$．
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是通入一定量的NO或適當(dāng)縮小容器的體積或增大壓強(qiáng)或通入等物質(zhì)的量的CO₂和N₂（答一種即可）．

Answer 1

分析 I．①得電子化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑；
②生成1mol氮?dú)夥懦鯭kJ熱量，則生成2mol氮?dú)夥懦?QkJ熱量；
Ⅱ．①裝置Ⅰ中發(fā)生二氧化硫與NaOH的反應(yīng)；
②由裝置Ⅲ中Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，用甲烷燃料電池電解該裝置中的溶液，則CH₄～8e^-～8Ce⁴⁺；
Ⅲ．①T_l℃時(shí)，由表格數(shù)據(jù)可知20min達(dá)到平衡，平衡濃度c（N₂）=0.3mol/L、c（CO₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，以此計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)；
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），由圖表數(shù)據(jù)分析，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，平衡常數(shù)K′═$\frac{0.36×0.36}{（{0.48）}^{2}}$=$\frac{9}{16}$，平衡常數(shù)不變，則結(jié)合濃度增大的影響因素來解答．

解答 解：Ⅰ．①根據(jù)圖象知，反應(yīng)物是NO、NO₂和NH₃，生成物是N₂和H₂O，氮氧化物中N元素化合價(jià)由正化合價(jià)變?yōu)?價(jià)、氨氣中N元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以氧化劑是NO、NO₂，故答案為：NO、NO₂；
②當(dāng)$\frac{c（N{O}_{2}）}{c（NO）}$=1：1時(shí)，脫氮率最佳，每生成28g N₂ 放出的熱量為QkJ，即生成1mol氮?dú)夥懦鯭kJ熱量，則生成2mol氮?dú)夥懦?QkJ熱量，則其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol，
故答案為：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol；
Ⅱ．①裝置Ⅰ中發(fā)生二氧化硫與NaOH的反應(yīng)，離子反應(yīng)為SO₂+OH^-=HSO₃^-，NO和氫氧化鈉之間不會(huì)反應(yīng)，故答案為：SO₂+OH^-=HSO₃^-；
②由裝置Ⅲ中Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，用甲烷燃料電池電解該裝置中的溶液，由電子守恒可知CH₄～8e^-～8Ce⁴⁺，則當(dāng)消耗1mol CH₄時(shí)，理論上可再生8mol Ce⁴⁺，故答案為：8；
Ⅲ． ①Ⅲ．①T_l℃時(shí)，由表格數(shù)據(jù)可知20min達(dá)到平衡，平衡濃度c（N₂）=0.3mol/L、c（CO₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，則K=$\frac{0.3×0.3}{（0.4）^{2}}$=$\frac{9}{16}$，
故答案為：$\frac{9}{16}$；
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），由圖表數(shù)據(jù)分析，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大，平衡常數(shù)K′═$\frac{0.36×0.36}{（{0.48）}^{2}}$=$\frac{9}{16}$，平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度；由氮?dú)鉂舛仍龃�，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反�?yīng)前后氣體體積不變，則改變的條件可能是通入一定量的NO或適當(dāng)縮小容器的體積或增大壓強(qiáng)或通入等物質(zhì)的量的CO₂和N₂，
故答案為：通入一定量的NO或適當(dāng)縮小容器的體積或增大壓強(qiáng)或通入等物質(zhì)的量的CO₂和N₂．

點(diǎn)評 本題考查較綜合，涉及氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡計(jì)算、原電池等，側(cè)重化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．