Question

【题目】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。

(1)已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)；ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1

C(s)＋O2(g)=CO2(g)；ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1

2C(s)＋O2(g)=2CO(g)；ΔH3＝－221 kJ·mol－1

反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。

(2)催化氧化法去除NO是在一定条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3＋6NO5N2＋6H2O。不同温度条件下，n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比分别为4∶1、3∶1、1∶3时，得到NO脱除率曲线如图所示：

①n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比为1∶3时，对应的是曲线________(填“a”“b”或“c”)。

②由图可知，无论以何种比例反应，在温度超过900℃时NO脱除率都会骤然下降的原因可能是____________。

(3)NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图：

Ⅰ. 2NO(g)→N2O2(g)；ΔH1　

Ⅱ. N2O2(g)＋O2(g)→2NO2(g)；ΔH2

①化学反应速率有速率较慢的反应步骤决定。以上反应决定NO氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO，在温度_____(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因：______。

(4) NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图：

研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图，写出脱硝过程的总反应方程式：_______。

Answer 1

【答案】－746.5 c 催化剂失去活性 Ⅱ T4 ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响 4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)

【解析】

（1）根据盖斯定律，目标方程式ΔH=-ΔH1+2ΔH2-ΔH3=-746.5kJ·mol-1；

（2）①n(NH3)：n(NO)的物质的量之比为1：3时，由于NH3所占有的百分含量较小，虽然NO占有的百分含量很大，但是消耗NO的量较小，导致NO的脱除率较低，故c曲线正确；

②温度升高到一定程度以后，NO的脱除率会下降，因为反应过程中加入了催化剂，温度过高催化剂失活，导致NO脱除率降低；

（3）①反应Ⅰ的活化能较反应Ⅱ的活化能低一些，反应速率也较快一下，故反应Ⅱ为整个反应的决定步骤；

②转化相同量的NO，T4温度下消耗的时间较长；原因为：反应的ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响；

（4）根据题目所给的示意图，可以得出NH3、NO、O2参加反应生成N2和H2O，故脱硝过程的总反应为4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)。