Question

【题目】工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等，是形成雾霾的主要物质，其综合治理是当前重要的研究课题。

（1）已知：①CO燃烧热为283.0kJ·mol-l，②N2(g)+O2(g) ==2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1，汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生反应，能消除污染，写出该反应的热化学方程式_________________________________________________________

（2）将0．20mol NO和0．10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生上述反应，反应过程中部分物质的浓度变化如下图所示．

①该反应第一次达到平衡时的平衡常数为________。

②第12min时改变的条件是________。

③在第24min时，若保持温度不变，再向容器中充入CO和N2各0．060mol，平衡将________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)．

(3)SNCR-SCR脱硝技术是一种新型的除去烟气中氮氧化物的脱硝技术，一般采用氨气或尿素。

①SNCR脱硝技术中：在催化剂作用下用NH3作还原剂还原NO，其主要反应为：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)，△H<0。体系温度直接影响SNCR技术的脱硝效率，如图所示。当体系温度约为925℃时，SNCR脱硝效率最高，其可能的原因是________。

②SCR脱硝技术中则用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的化学方程式为____________

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)； △H=-746.5kJ/mol 0．35 L·mol－1 升温 逆向 低于925℃反应速率较慢，高于925℃ 会降低催化剂活性，且升高温度脱硝反应逆向移动 4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O

【解析】

．（1）已知：CO燃烧热的△H1＝283.0kJ/mol，热化学方程式：①CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g); △H=83.0KJ/mol，

②N2(g)+O2(g)＝2NO(g) ;△H1＝+180.5kJ/mol，

盖斯定律计算①×2②得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H；

（1）依据图象读出平衡浓度，结合平衡常数概念计算平衡常数；

（2）12min后反应物浓度增大，生成物浓度减小，说明平衡逆向进行；

（3）根据浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；

（3）①用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的反应生成二氧化碳、氮气和水；

②SCR技术的反应温度不能太高，升温催化剂活性降低，当体系温度约为925℃C时，SNCR脱硝效率最高，SNCR技术脱硝的最佳温度选择925℃的理由是925℃时脱硝效率高，残留氨浓度较小。

(1)CO燃烧热的△H1＝283.0kJ/mol，热化学方程式：①CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g) ; △H=83.0KJ/mol，

②N2(g)+O2(g)＝2NO(g)△H1＝+180.5kJ/mol，

盖斯定律计算①×2②得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H＝746.5kJ/mol，

故答案为：746.5kJ/mol；

(2) ①:依据图象分析,第一次达到平衡时时平衡状态下物质的浓度为c(NO)=0.16mol/L,c(CO)=0.06mol/L,c(N2)=0.02mol/L,c(CO2)=0.04mol/L,反应的平衡常数K=c(N2)c2(CO2)/[c2(NO)c2(CO)]=0.02×0.04×0.04/[0.16×0.16×0.06×0.06]=0.347Lmol1

故答案为：0.347Lmol1；

②12min后反应物浓度增大，生成物浓度减小，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，升温改变符合图象变化；

故答案为：升温；因反应速率加快且反应逆向移动，对放热反应而言，改变条件为升温；

③24min时,各物质的浓度为c(NO)=0.18mol/L,c(CO)=0.08mol/L,c(N2)=0.01mol/L,c(CO2)=0.02mol/L,反应的平衡常数K=0.01×0.022/(0.182×0.082)=0.019，

若保持温度不变,此时再向容器中充入CO、N2各0.060mol,c(NO)=0.18mol/L,c(CO)=0.14mol/L,c(N2)=0.07mol/L,c(CO2)=0.02mol/L,浓度商计算Qc=0.07×0.022/[0.182×0.142]=0.044＞K，平衡逆向进行，

故答案为：逆向；

（3）①图象可知SNCR技术的脱硝的最佳温度为：925℃左右，SNCR与SCR技术相比，SCR技术的反应温度不能太高，其原因是 温度过高，催化剂活性降低，当体系温度低于900℃时，SNCR脱硝效率随温度升高而增大，反应速率较慢，当体系温度高于950℃时，SNCR脱硝效率明显降低，不利于脱硝反应正向进行。

②用尿素CO(NH2)2作还原剂还原NO2的化学方程式为：4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O。

故答案为：（1）温度过高，催化剂活性降低；当体系温度低于900℃时，SNCR脱硝效率随温度升高而增大，反应速率较慢，当体系温度高于950℃时，SNCR脱硝效率明显降低，不利于脱硝反应正向进行。

（2）4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O；

温度过高，催化剂活性降低；当体系温度低于900℃时，SNCR脱硝效率随温度升高而增大，反应速率较慢，当体系温度高于950℃时，SNCR脱硝效率明显降低，不利于脱硝反应正向进行。