题目内容

【题目】空气质量评价的主要污染物为PM 10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO等物质。烟气的脱硝(除NOx)

技术和脱硫(除SO2)技术都是环境科学研究的热点,选择性催化还原法(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术,即在催化剂的作用下,用还原剂选择性地与NOx反应生成N2和H2O。

(1)在催化剂存在的条件下,用H2将NO还原为N2。已知:

则氢气和一氧化氮反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式是_____________

(2)用热炭还原NO的反应为2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为T1℃、T1℃、T2℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:

t/min

0

40

80

120

160

200

n(NO) /mol(甲容器/T1℃)

2.00

1.50

1. 10

0.80

0.80

0. 80

n(NO) /mol(乙容器/T1℃)

1.00

0.80

0.65

0.53

0.45

0.40

n(NO) /mol(丙容器/T2℃)

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

1.00

①该反应T1_________T2H________0 (填“<”或“>”)。

②若乙容器在200min达到平衡状态,则0~ 200min内用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=____

(3)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,lmolNO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图18所示:

①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)__________ (填“<” 、“>” 或“=”)

②A、B、C三点中NO2的转化率最低的是________(填“A” 、“B” 或“C”)点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(c)=___________(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

(4)在催化剂的作用下,尿素可以与NO2反应生成N2、H2O和CO2。写出CO(NH2)2与NO2反应的化学方程式:___________

(5)氮的化合物应用广泛。氯胺(NH2Cl)是常用的饮用水二级消毒剂,可作长效缓释消毒剂,已知NH2Cl易水解生成强氧化性的物质,写出NH2Cl与水反应的化学方程式:_______________

【答案】 2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) H=665kJ·mol1 0.0015mol·L1·min1 = B 2Mpa 4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O(或4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O) NH2Cl+H2ONH3+HClO(或NH2Cl+2H2ONH3·H2O+HClO)

【解析】(1)根据题知条件可得:①2NO(g)=2N(g)+2O(g)ΔH=+1260 kJ·mol-1②2N(g)=N2(g)ΔH=-945 kJ·mol-12H2(g)= 4H(g)ΔH=+872 kJ·mol-14H(g)+2O(g)= 2H2O(g)ΔH=-1852 kJ·mol-1根据盖斯定律,①+++④得:2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)H=665kJ·mol1 答案为:2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) H=665kJ·mol1
(2)①根据表中信息,可比较初始投料量相同的甲、丙容器,可观察得反应速率:甲<丙,说明温度T1<T2;而平衡时n(NO):甲<丙,说明由甲至丙温度升高,平衡逆向移动,故该反应为放热反应H<0答案为:<,<

②参与反应的n(NO)=1mol-0.4mol=0.6mol生成的n(CO2)=0.3molv(CO2)= =0.0015mol·L1·min1 ,答案为: 0.0015mol·L1·min1

(3)平衡常数只受温度的影响,恒温条件下平衡常数保持恒定,故Kc(A)=Kc(B)②该反应为正向气体体积增大的反应,则在压强较高时有利于反应逆向进行,结合图中信息可知,B点压强较高,对应平衡时c(NO2)也较高,故B点转化率最低

③起始时二氧化氮为1mol,C点时,二氧化氮和二氧化碳的物质的量浓度相等,可知此反应体系中n(NO2)=0.5mol,n(N2)=0.25mol,n(CO2)=0.5mol,各物质浓度关系为:c(NO2):c(CO2):c(N2)=2:2:1,则三种气体平衡分压为,则 ;答案为:= , B , 2Mpa

(4)尿素与NO2反应生成N2、H2O和CO2,所以CO(NH2)2与NO2反应的化学方程式为:4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O(或4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O),答案为:4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O(或4CO(NH2)2+6NO27N2+4CO2+8H2O)

(5)NH2Cl水解生成一水合氨和次氯酸,NH2Cl+2H2ONH3·H2O+HClO或NH2Cl+H2ONH3+HClO,答案为:NH2Cl+H2ONH3+HClO(或NH2Cl+2H2ONH3·H2O+HClO)

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