消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法．Ⅰ．NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图1所示:①由图可知SCR技术中的氧化剂为NO.NO2．②用Fe做催化剂时.在氨气足量的情况下.当$\frac{c}$=1:1时.脱氮率最佳.已知每生成28g N2 放出的热量为QkJ.该反应的热化学方程� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

7．消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法．
Ⅰ．NH₃催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图1所示：
①由图可知SCR技术中的氧化剂为NO、NO₂．
②用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，当$\frac{c（N{O}_{2}）}{c（NO）}$=1：1时，脱氮率最佳，已知每生成28g N₂ 放出的热量为QkJ，该反应的热化学方程式为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol．
Ⅱ．工业上变“废”为宝，吸收工业中SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如图2（Ce为铈元素）：
①装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为SO₂+OH^-=HSO₃^-．
②装置Ⅲ还可以使Ce⁴⁺再生，若用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，当消耗1mol CH₄时，理论上可再生8mol Ce⁴⁺．
Ⅲ．用活性炭还原法可以处理氮氧化物．如发生反应：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=Q kJ/mol．
在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间（min）浓度（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℃时，该反应的平衡常数K=$\frac{9}{16}$．
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是通入一定量的NO或适当缩小容器的体积或增大压强或通入等物质的量的CO₂和N₂（答一种即可）．

分析 I．①得电子化合价降低的反应物是氧化剂；
②生成1mol氮气放出QkJ热量，则生成2mol氮气放出2QkJ热量；
Ⅱ．①装置Ⅰ中发生二氧化硫与NaOH的反应；
②由装置Ⅲ中Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，则CH₄～8e^-～8Ce⁴⁺；
Ⅲ．①T_l℃时，由表格数据可知20min达到平衡，平衡浓度c（N₂）=0.3mol/L、c（CO₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，以此计算反应的平衡常数；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），由图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，平衡常数K′═$\frac{0.36×0.36}{（{0.48）}^{2}}$=$\frac{9}{16}$，平衡常数不变，则结合浓度增大的影响因素来解答．

解答解：Ⅰ．①根据图象知，反应物是NO、NO₂和NH₃，生成物是N₂和H₂O，氮氧化物中N元素化合价由正化合价变为0价、氨气中N元素化合价由-3价变为0价，所以氧化剂是NO、NO₂，故答案为：NO、NO₂；
②当$\frac{c（N{O}_{2}）}{c（NO）}$=1：1时，脱氮率最佳，每生成28g N₂ 放出的热量为QkJ，即生成1mol氮气放出QkJ热量，则生成2mol氮气放出2QkJ热量，则其热化学反应方程式为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol，
故答案为：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol；
Ⅱ．①装置Ⅰ中发生二氧化硫与NaOH的反应，离子反应为SO₂+OH^-=HSO₃^-，NO和氢氧化钠之间不会反应，故答案为：SO₂+OH^-=HSO₃^-；
②由装置Ⅲ中Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺，用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，由电子守恒可知CH₄～8e^-～8Ce⁴⁺，则当消耗1mol CH₄时，理论上可再生8mol Ce⁴⁺，故答案为：8；
Ⅲ． ①Ⅲ．①T_l℃时，由表格数据可知20min达到平衡，平衡浓度c（N₂）=0.3mol/L、c（CO₂）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，则K=$\frac{0.3×0.3}{（0.4）^{2}}$=$\frac{9}{16}$，
故答案为：$\frac{9}{16}$；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），由图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，平衡常数K′═$\frac{0.36×0.36}{（{0.48）}^{2}}$=$\frac{9}{16}$，平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；由氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，则改变的条件可能是通入一定量的NO或适当缩小容器的体积或增大压强或通入等物质的量的CO₂和N₂，
故答案为：通入一定量的NO或适当缩小容器的体积或增大压强或通入等物质的量的CO₂和N₂．

点评本题考查较综合，涉及氧化还原反应、化学平衡计算、原电池等，侧重化学反应原理的综合应用能力的考查，综合性较强，题目难度中等．

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