Question

【题目】烟气中含有大量氮氧化物NOx，工业脱硝技术成为研究热点。

(1)汽车尾气中NO和CO可利用车载催化剂转化为无毒物质排放。

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

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

写出催化转化的热化学方程式_________。

(2)臭氧氧化－碱吸收法可有效脱除NO，氧化原理为：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g) △H＝－200.9 kJ·mol－1。在容积为2L的密闭容器中充入含1.0 mol NO的模拟烟气和2.0 mol O3，在不同温度，经过相同时间(10min)NO的转化率如图所示。

①100℃时，从开始反应到P点的平均反应速率v(NO)＝__________。

②反应时同时发生副反应：2O33O2，共有15%的O3自身分解为O2。则P点时O3的物质的量为________mol。

(3)选择性催化还原技术(NCR)可在较低温度下脱硝，原理如图I，天然锰矿可作催化剂。

以NO代表氮氧化物，写出反应方程式_____________________；实验测得脱硝率随温度的变化如图II所示，请分析温度高于250℃时脱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 温度升高，NH3发生副反应或升高温度，催化剂的活性降低或该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动

【解析】

（1）由盖斯定律计算可得；

（2）①由化学反应速率公式计算可得；

②反应中与NO反应和自身分解均消耗O3；

（3）由图可知，脱硝的反应原理为氮的氧化物与氨气在催化剂作用下共热反应生成氮气和水。

（1）将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知②-①得到NO转化为无毒气体的热化学反应方程式为：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），则△H=（－565kJ/mol）—（＋183 kJ/mol）=—748 kJ/mol，故答案为：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=—748 kJ/mol；

（2）①由图可知，100℃时，P点NO的转化率为85%，则消耗NO的浓度为=0.425mol/L，则从开始反应到P点的平均反应速率v(NO)＝=0.0425mol/（L·min），故答案为：0.0425mol/（L·min）；

②由方程式可知，与NO反应的O3的物质的量为1.0mol×85%=0.85mol，自身分解为O2的O3的物质的量为2.0mol×15%=0.3mol，则P点时O3的物质的量为（2.0mol—0.85mol—0.3mol）=0.85mol，故答案为：0.85；

（3）由图可知，脱硝的反应原理为氮的氧化物与氨气在催化剂作用下共热反应生成氮气和水，则以NO代表氮氧化物的反应方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O；温度高于250℃时脱硝率下降的原因可能是温度升高，NH3发生副反应导致脱硝率下降或升高温度，催化剂的活性降低导致脱硝率下降或该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动导致脱硝率下降，故答案为：4NH3+6NO5N2+6H2O；温度升高，NH3发生副反应或升高温度，催化剂的活性降低或该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动。