Question

【题目】氮氧化物(NOx)是电厂主要排放污染物之一。工业上采用氨脱硝处理后排放，原理如下：

①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1

②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=akJ·mol－1

当反应温度过高时，NH3会发生氧化反应：③NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)、△H3=－902.0kJ·mol－1

回答下列问题：

(1)有利于提高反应①中NO转化率(脱硝率)的条件是___________(填标号)。

A.高温低压 B.低温低压 C.低温高压 D.增大氨气浓度

(2)反应②中的a=___________。温度下，实验室在2L密闭容器中加入2 molNH3、3 molNO模拟反应②，达到平衡时测得脱硝率为60%，则平衡常数Ke=___________（只列出计算式，不必求出计算结果)。

(3)反应③中，常用的催化剂有Cr2O3和Fe2O3，Cr2O3的催化效率更好一些。下列表示两种催化剂在反应③催化过程中的能量变化示意图合理的是___________(填字母序号)。

(4)下图为混合气中O2含量6%时，不同温度下脱硝率的变化曲线[其中氨氮摩尔比RNS=n(NH3)/n(NO)]，由图可知：

(i)氨氮摩尔比对脱硝率的影响规律是______________________。

(ⅱ)温度在800-950℃变化时，脱硝率随温度升高而___________，但高于950℃后，脱硝率反而下降，一方面是由于平衡移动的影响，另一方面是由于___________。

Answer 1

【答案】BD -1815.0 B 其他影响因素相同时，氨氮摩尔比越大，脱硝率越高； 增大 温度升高后，氨气的氧化反应开始加快，NO会增多，氨氮摩尔比下降，导致脱硝率会逐步降低

【解析】

(1)平衡正向移动有利于提高反应①中NO转化率；(2)根据盖斯定律计算a值；利用“三段式”计算平衡常数；(3)反应③中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低，反应③反应，生成物的能量小于反应物；(4) (i)根据图像判断氨氮摩尔比对脱硝率的影响规律；(ⅱ)温度升高后，氨气的氧化反应加快，NO增多，氨氮摩尔比降低，脱硝率下降。

(1)正反应放热，降低温度平衡正向移动，有利于提高反应①中NO转化率；减小压强，平衡正向移动，有利于提高反应①中NO转化率；增大氨气浓度，平衡正向移动，有利于提高反应①中NO转化率，故选BD；

(2)①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1

②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=akJ·mol－1

③NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1，根据盖斯定律，①②得 NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1，即(－1632.4kJ·mol－1)4a=－902.0kJ·mol－1，a=-1815 kJ·mol－1；

4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)

开始浓度1 1.5 0 0

转化浓度0.6 0.9 0.75 0.9

平衡浓度 0.4 0.6 0.75 0.9

平衡常数K==

(3)已知反应③中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低。反应③放热，故生成物的总能量小于反应物的，B图符合题意，选B；(4) (i)根据图像，氨氮摩尔比越大，脱硝率越高；(ⅱ)由图可知，温度在800-950℃变化时，脱硝率随温度升高而增大；由题中信息可知，温度升高后，氨气的氧化反应加快，NO浓度增多，氨氮摩尔比降低，脱硝率下降。