题目内容

【题目】废气中的含氮氧化物是主要的大气污染物,因此脱出废气中的含氮氧化物对于保护大气环境具有重要的意义。

(1)汽车的大量使用是城市大气中含氮氧化物的主要来源。

①汽车燃油中一般不含有氮元素,汽车尾气中的NO是如何产生的?___________(用化学方程式表示)。

②NO易被O2氧化为NO2。其他条件不变时,NO的氧化率[α(NO)%]与温度、压强的关系如图所示。则p1________p2(“>”、“<”“=”);温度高于800℃时,α(NO)几乎为0的原因是_____

(2)利用氨气脱除NO是大气污染防治研究的热点,过程中涉及的反应为:

主反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)

副反应:

①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.5kJ/mol

②4NH3(g)+4O2(g)2N2O(g)+6H2O(g) ΔH=-1104.9kJ/mol

③4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1269.0kJ/mol

回答下列问题:

主反应的ΔH____________________保持其它条件相同,使用两种不同的催化剂,主反应NO的转化率与温度关系如图所示,选用催化剂I的优势有_________________(写出一点即可);R点对应的温度为210℃,低于210℃,NO的转化率是不是对应温度下的平衡转化率,请作出判断并写出理由__________________

(3)碱液吸收法Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2若每4.6gNO2Na2CO3溶液反应时转移电子数为0.05mol,则反应的离子方程式是__________

(4)常温下,在通入O2的条件下用0.1mol/LNaOH溶液吸收NO,产物为NaNO3 NaNO2已知反应后溶液的pH=12,溶液中NO2浓度为5.6×102mol/L(忽略反应过程中溶液体积变化,HNO2的电离平衡常数Ka=5.1×104,则:

________mol/L

反应后溶液中NO3的浓度约为___________mol/L

某溶液中c(NO2)=1.0×106mol/L,取该溶液5mL,加入一滴0.1mol/L硝酸银溶液(一滴为0.05mL),通过计算说明能否产生沉淀______________。(Ksp(AgNO2)=2×108

【答案】N2+O22NO > NO2几乎完全分解 -1632.5kJ/mol 低温下有很高的催化活性,副反应少 不是,主反应为放热反应,NO的平衡转化率应随温度升高而降低 2NO2+ CO32NO3+ NO2+CO2 5.1×106 0.034mol/L 滴入硝酸银溶液后:c(NO2-)≈1.0×10-6mol/L,≈1.0×10-3mol/L,c(NO2-)×c(Ag)≈1.0×10-6×1.0×10-3=1.0×10-9<Ksp(AgNO2),故不能生成沉淀

【解析】

(1)①汽车点火时,空气中的氮气与氧气反应生成一氧化氮,化学方程式:N2O22NO②温度相同时p1的一氧化氮的氮率大,所以增大压强平衡正向移动所以p1>p2;α(NO)几乎为0的原因是无二氧化氮,NO2几乎完全分解

(2)根据三个副反应可知主反应的ΔH=2-①=-1632.5kJ/mol;选用催化剂I的优势有:催化剂I在低温下就能使主反应NO的转化率很高,若使用此催化剂脱硝,更有利于节约能源,故答案为:低温下有很高的催化活性,副反应少;观察图象可知,低于210℃时,NO的转化率随温度升高而增大主反应为放热反应升高温度向逆反应进行NO的平衡转化率应随温度升高而降低与平衡移动得到的结论不一致。故不是,理由是主反应为放热反应,NO的平衡转化率应随温度升高而降低;

(3)Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2,,4.6gNO2,即0.1mol NO2反应时转移电子数为0.05mol,则反应的离子方程式:2NO2+ CO32NO3+ NO2+CO2

(4)HNO2H++NO2-,则 ,求算得5.1×106②根据电荷守恒式:c(H+)+c(Na+)=c(NO3-)+c(NO2-) +c(OH-),可求c(NO3-)约为0.034mol/L;③滴入硝酸银溶液后:c(NO2-)≈1.0×10-6mol/L,≈1.0×10-3mol/L,c(NO2-)×c(Ag)≈ 1.0×10-6×1.0×10-3=1.0×10-9<Ksp(AgNO2),故不能生成沉淀

练习册系列答案
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(1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物,用CH4催化还原NO2可消除氮氧化物的污染。已知:

CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=-867.0kJ/mol

N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) H=+67.8 kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+89.0 kJ/mol

CH4催化还原NO的热化学方程式为__________________________________

(2)在汽车排气系统中安装三元催化转化器,可发生反应:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)。在某密闭刚性容器中通入等量的CONO,发生上述反应时,c(CO)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示。

①据此判断该反应的正反应为____(放热吸热”)反应。

②温度T1时,该反应的平衡常数K=_____;反应速率v=v-v=kc2(NO)c2(CO)-kc2(CO2)c(N2)kk分别为正、逆反应速率常数,计算a=________

(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作还原剂,其基本流程如图:

SNCR-SCR脱硝技术中用NH3作还原剂还原NO的主要反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)H<0,则用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的化学方程式为____________

②体系温度直接影响SNCR技术的脱硝效率,如图所示:

SNCRSCR技术相比,SCR技术的反应温度不能太高,其原因是__________;当体系温度约为925℃时,SNCR脱硝效率最高,其可能的原因是______________

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