Question

【題目】工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放出的NOx、SO2等，是形成霧霾的主要物質(zhì)，其綜合治理是當(dāng)前重要的研究課題。

（1）已知：①CO燃燒熱為283.0kJ·mol-l，②N2(g)+O2(g) ==2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1，汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定溫度和催化劑條件下可發(fā)生反應(yīng)，能消除污染，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_________________________________________________________

（2）將0．20mol NO和0．10molCO充入一個(gè)容積恒定為1L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如下圖所示．

①該反應(yīng)第一次達(dá)到平衡時(shí)的平衡常數(shù)為________。

②第12min時(shí)改變的條件是________。

③在第24min時(shí)，若保持溫度不變，再向容器中充入CO和N2各0．060mol，平衡將________移動(dòng)(填“正向”、“逆向”或“不”)．

(3)SNCR-SCR脫硝技術(shù)是一種新型的除去煙氣中氮氧化物的脫硝技術(shù)，一般采用氨氣或尿素。

①SNCR脫硝技術(shù)中：在催化劑作用下用NH3作還原劑還原NO，其主要反應(yīng)為：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)，△H<0。體系溫度直接影響SNCR技術(shù)的脫硝效率，如圖所示。當(dāng)體系溫度約為925℃時(shí)，SNCR脫硝效率最高，其可能的原因是________。

②SCR脫硝技術(shù)中則用尿素[CO(NH2)2]作還原劑還原NO2的化學(xué)方程式為____________

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)； △H=-746.5kJ/mol 0．35 L·mol－1 升溫 逆向 低于925℃反應(yīng)速率較慢，高于925℃ 會(huì)降低催化劑活性，且升高溫度脫硝反應(yīng)逆向移動(dòng) 4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O

【解析】

．（1）已知：CO燃燒熱的△H1＝283.0kJ/mol，熱化學(xué)方程式：①CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g); △H=83.0KJ/mol，

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

蓋斯定律計(jì)算①×2②得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H；

（1）依據(jù)圖象讀出平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算平衡常數(shù)；

（2）12min后反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向進(jìn)行；

（3）根據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；

（3）①用尿素[CO(NH2)2]作還原劑還原NO2的反應(yīng)生成二氧化碳、氮?dú)夂退��?/span>

②SCR技術(shù)的反應(yīng)溫度不能太高，升溫催化劑活性降低，當(dāng)體系溫度約為925℃C時(shí)，SNCR脫硝效率最高，SNCR技術(shù)脫硝的最佳溫度選擇925℃的理由是925℃時(shí)脫硝效率高，殘留氨濃度較小。

(1)CO燃燒熱的△H1＝283.0kJ/mol，熱化學(xué)方程式：①CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g) ; △H=83.0KJ/mol，

②N2(g)+O2(g)＝2NO(g)△H1＝+180.5kJ/mol，

蓋斯定律計(jì)算①×2②得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H＝746.5kJ/mol，

故答案為：746.5kJ/mol；

(2) ①:依據(jù)圖象分析,第一次達(dá)到平衡時(shí)時(shí)平衡狀態(tài)下物質(zhì)的濃度為c(NO)=0.16mol/L,c(CO)=0.06mol/L,c(N2)=0.02mol/L,c(CO2)=0.04mol/L,反應(yīng)的平衡常數(shù)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

故答案為：0.347Lmol1；

②12min后反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫改變符合圖象變化；

故答案為：升溫；因反應(yīng)速率加快且反應(yīng)逆向移動(dòng)，對放熱反應(yīng)而言，改變條件為升溫；

③24min時(shí),各物質(zhì)的濃度為c(NO)=0.18mol/L,c(CO)=0.08mol/L,c(N2)=0.01mol/L,c(CO2)=0.02mol/L,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.01×0.022/(0.182×0.082)=0.019，

若保持溫度不變,此時(shí)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,濃度商計(jì)算Qc=0.07×0.022/[0.182×0.142]=0.044＞K，平衡逆向進(jìn)行，

故答案為：逆向；

（3）①圖象可知SNCR技術(shù)的脫硝的最佳溫度為：925℃左右，SNCR與SCR技術(shù)相比，SCR技術(shù)的反應(yīng)溫度不能太高，其原因是 溫度過高，催化劑活性降低，當(dāng)體系溫度低于900℃時(shí)，SNCR脫硝效率隨溫度升高而增大，反應(yīng)速率較慢，當(dāng)體系溫度高于950℃時(shí)，SNCR脫硝效率明顯降低，不利于脫硝反應(yīng)正向進(jìn)行。

②用尿素CO(NH2)2作還原劑還原NO2的化學(xué)方程式為：4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O。

故答案為：（1）溫度過高，催化劑活性降低；當(dāng)體系溫度低于900℃時(shí)，SNCR脫硝效率隨溫度升高而增大，反應(yīng)速率較慢，當(dāng)體系溫度高于950℃時(shí)，SNCR脫硝效率明顯降低，不利于脫硝反應(yīng)正向進(jìn)行。

（2）4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O；

溫度過高，催化劑活性降低；當(dāng)體系溫度低于900℃時(shí)，SNCR脫硝效率隨溫度升高而增大，反應(yīng)速率較慢，當(dāng)體系溫度高于950℃時(shí)，SNCR脫硝效率明顯降低，不利于脫硝反應(yīng)正向進(jìn)行。