Question

【题目】氮氧化物排放是形成臭氧层空洞、酸雨、雾霾的重要成因之一。SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0

（1）氮氧化物破坏臭氧层原理为：①NO+O3NO2+O2 ②NO2+ONO+O2

常温下反应①的平衡常数为K1，反应②的平衡常数为K2，则反应O3+O2O2的平衡常数K ＝________（用K1、K2表示）。

（2）SCR法除NO时，投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是________、________。该法可能发生副反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，减少副反应的主要措施是________、________。

（3）其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图。

①工业上选择催化剂乙的原因是________；

②在催化剂甲作用下，图中M点处（对应温度为210℃）NO的转化率_________（填“可能是”、“一定是”或“一定不是”）该温度下的平衡转化率。高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是________。

（4）消除汽车尾气中的NO时，可用尿素[(NH2)2CO]还原NO，既安全又高效，且产物都是空气中含有的成分。与SCR法相比，等物质的量的尿素与氨气可消除的NO物质的量之比为________。（不考虑副反应）

Answer 1

【答案】 K1·K2 降低温度 减小压强 选择合适的催化剂 控制O2用量 低温下有很强的催化活性（或在较大的温度范围内有较高催化活性） 一定不是 催化剂活性降低、副反应增多（任写一个） 3:1

【解析】（1）①NO+O3NO2+O2反应①的平衡常数为K1=，②NO2+ONO+O2 反应②的平衡常数为K2=，反应O3+O2O2的平衡常数K=，据此分析计算得到K=K1K2；
（2）SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）4N2（g）+6H2O（g）△H＜0，提高NO平衡转化率改变条件使平衡正向进行；反应为气体体积增大的放热反应，可以降低温度、减小压强使平衡正向进行，减少副反应应使副反应4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）平衡逆向进行，结合化学平衡移动原理分析，需要选择合适的催化剂、控制氧气用量促进4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）4N2（g）+6H2O（g）△H＜0反应进行，避免副反应4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）进行；
（3）①图象中曲线变化可知低温下乙的催化作用强，工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性；
②甲催化剂随温度升高NO转化率先增大后减小是因为催化剂在温度高的条件下催化活性减小，在催化剂甲作用下，图中M点处（对应温度为210℃）NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率，高于210℃时，NO转化率降低是催化剂活性降低，副反应增多；
（4）SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）4N2（g）+6H2O（g）△H＜0　　　尿素[（NH2）2CO]还原NO，既安全又高效，且产物都是空气中含有的成分，反应的化学方程式为2（NH2）2CO+6NO=5N2+2CO2+4H2O，等物质的量的尿素与氨气可消除的NO物质的量之比=12︰4=3︰1。