Question

【題目】霾天氣嚴重影響人們的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。

（1）用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO(g) △H=QkJ·mol-1。

在T1℃時，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下表。

①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=____，T1℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____。

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是____(填字母)。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.適當(dāng)縮小容器的體積 d.加入合適的催化劑

③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5∶3∶3，則Q____0(填“＞”、“=”或“<”)。

（2）NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)原理如圖甲所示。

①由圖甲可知，SCR技術(shù)中的氧化劑為____，已知c(NO2)∶c(NO)=1∶1時脫氮效果最佳，若生成1molN2時反應(yīng)放出的熱量為QkJ。此時對應(yīng)的脫氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____。

②圖乙是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應(yīng)的脫氮率，由圖可知工業(yè)使用的最佳催化劑和相應(yīng)的溫度分別為_____、_____。

Answer 1

【答案】0.042mol/(L·min) bc < NO、NO2 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H=2QkJ·mol1 Mn 200℃左右

【解析】

（1）根據(jù)題給數(shù)據(jù)計算反應(yīng)速率，根據(jù)平衡常數(shù)表達式及平衡移動原理分析解答；（2）根據(jù)題給信息書寫熱化學(xué)方程式；根據(jù)題給信息中反應(yīng)條件分析解答。

（1）①分析圖表數(shù)據(jù)，010min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率 ；化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度：

K=，故答案為：0.042mol/(L·min)；；

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大；

a.加入一定量的活性炭，反應(yīng)物C是固體，對平衡無影響，故a不符合；

b.通入一定量的NO，反應(yīng)正向進行，達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大，故b符合；

c.適當(dāng)縮小容器的體積，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不移動，但個物質(zhì)濃度增大，符合要求，故c符合；

d.加入合適的催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變平衡，濃度不變，故d不符合；故答案為：bc；

③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，，這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故Q<0，故答案為：<；

（2）①由圖甲可知SCR技術(shù)中NH3與NO、NO2反應(yīng)產(chǎn)物為N2和水，故氧化劑為NO、NO2，脫氮效果最佳時c(NO2):c(NO)=1:1，因此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H=2QkJ·mol1；故答案為：NO、NO2；2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H=2QkJ·mol1；

②根據(jù)圖乙知Mn催化劑時，在200℃左右脫氮率最高，Cr作催化劑，500℃左右脫氮率最高，但二者的最高脫氮率差不多，使用Mn作催化劑需要的溫度低，更經(jīng)濟，因此使用的最佳的催化劑和相應(yīng)的溫度分別為Mn、200℃左右；故答案為：Mn；200℃左右；