Question

【題目】煙氣中含有大量氮氧化物NOx，工業(yè)脫硝技術(shù)成為研究熱點。

(1)汽車尾氣中NO和CO可利用車載催化劑轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)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(zhuǎn)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(jīng)過相同時間(10min)NO的轉(zhuǎn)化率如圖所示。

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

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

(3)選擇性催化還原技術(shù)(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(yīng)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(yīng)或升高溫度，催化劑的活性降低或該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動

【解析】

（1）由蓋斯定律計算可得；

（2）①由化學反應(yīng)速率公式計算可得；

②反應(yīng)中與NO反應(yīng)和自身分解均消耗O3；

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

（1）將已知反應(yīng)依次編號為①②，由蓋斯定律可知②-①得到NO轉(zhuǎn)化為無毒氣體的熱化學反應(yīng)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(zhuǎn)化率為85%，則消耗NO的濃度為=0.425mol/L，則從開始反應(yīng)到P點的平均反應(yīng)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(yīng)的O3的物質(zhì)的量為1.0mol×85%=0.85mol，自身分解為O2的O3的物質(zhì)的量為2.0mol×15%=0.3mol，則P點時O3的物質(zhì)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(yīng)原理為氮的氧化物與氨氣在催化劑作用下共熱反應(yīng)生成氮氣和水，則以NO代表氮氧化物的反應(yīng)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(yīng)導(dǎo)致脫硝率下降或升高溫度，催化劑的活性降低導(dǎo)致脫硝率下降或該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動導(dǎo)致脫硝率下降，故答案為：4NH3+6NO5N2+6H2O；溫度升高，NH3發(fā)生副反應(yīng)或升高溫度，催化劑的活性降低或該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動。