Question

【題目】氮氧化物排放是形成臭氧層空洞、酸雨、霧霾的重要成因之一。SCR法是工業上消除氮氧化物的常用方法，反應原理為：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) △H<0

(1)氮氧化物破壞臭氧層原理為：①NO+O3NO2+O2 ②NO2+ONO+O2。常溫下反應①的平衡常數為K1，反應②的平衡常數為K2，則反應O3+O2O2的平衡常數K ＝_______(用K1、K2表示)。氮氧化物在該反應中的作用是___________。

(2)SCR法除NO時，投料比一定時有利于提高NO平衡轉化率的反應條件是________、________。

(3)其他條件相同，在甲、乙兩種催化劑作用下，NO轉化率與溫度的關系如圖。

①工業上選擇催化劑乙的原因是______________；

②在催化劑甲作用下，圖中M點處(對應溫度為210℃)NO的轉化率__________(填“可能是”、“一定是”或“一定不是”)該溫度下的平衡轉化率。高于210℃時，NO轉化率降低的原因可能是（________）。

A.溫度高于210oC，反應放熱，平衡逆移

B.催化劑活性降低

C.溫度高于210oC，發生了副反應

(4)二甲醚(CH3-O-CH3)代替氟利昂作為制冷劑可減少臭氧空洞。若用二甲醚-O2燃料電池作為電源，利用電解法制備納米Cu2O，其裝置如圖所示。

①上述裝置中D電極應連接二甲醚燃料電池中通_______(填“CH3-O-CH3”或“O2”)的一極，該電解池中離子交換膜為_____離子交換膜(填“陰”或“陽”)。

②該電解池的陽極反應式為______________。

Answer 1

【答案】K1K2 催化劑 降低溫度 減小壓強 在較大的溫度范圍內都具有較高的催化活性(或催化效率等) 一定不是 BC O2 陰 2Cu – 2e- + 2OH-== Cu2O + H2O

【解析】

(1)反應O3+O2O2為反應①與反應②之和，則其平衡常數K 為K1、K2之積。兩反應加和后，氮的氧化物抵消，則氮氧化物在該反應中的作用是催化劑。

(2)該反應為放熱的體積增大的可逆反應，利用平衡移動原理，可確定投料比一定時有利于提高NO平衡轉化率的反應條件。

(3)①工業上選擇催化劑乙的原因，從催化劑對溫度的要求及反應物的轉化率兩個方面綜合分析；

②催化劑只改變反應速率，從而改變反應到達平衡的時間，但不影響反應物的轉化率，圖中M點處，甲和乙作用下的NO的轉化率不同，由此確定該溫度下的轉化率的性質。結合溫度對平衡轉化率影響分析。

(4)①上述裝置中D電極上Cu轉化為Cu2O，則D電極為陽極，連接二甲醚燃料電池中的正極，Cu2O為堿性氧化物，易溶于酸，可確定該電解池中離子交換膜為陽膜還是陰膜。

②該電解池的陽極，Cu轉化為Cu2O。

(1)反應O3+O2O2為反應①與反應②之和，則其平衡常數K 為K1、K2之積，即K= K1K2。兩反應加和后，氮的氧化物抵消，則氮氧化物在該反應中的作用是催化劑。答案為：K1K2；催化劑；

(2)該反應為放熱的體積增大的可逆反應，利用平衡移動原理，可確定投料比一定時有利于提高NO平衡轉化率的反應條件是降低溫度、減小壓強。答案為：降低溫度；減小壓強；

(3)①工業上選擇催化劑乙的原因是在較大的溫度范圍內都具有較高的催化活性(或催化效率等)；答案為：在較大的溫度范圍內都具有較高的催化活性(或催化效率等)；

②催化劑只改變反應速率，從而改變反應到達平衡的時間，但不影響反應物的轉化率，圖中M點處，甲和乙作用下的NO的轉化率不同，由此確定該溫度下的轉化率一定不是平衡轉化率。答案為：一定不是；

A.溫度高于210oC，兩種催化劑作用下的反應物的轉化率不等，則未達平衡，不能由此判斷溫度對平衡的影響，A不合題意；

B.溫度升高，反應物的轉化率降低，則催化劑活性降低，B符合題意；

C.溫度高于210oC，有可能發生了副反應，C符合題意。答案為：BC；

(4)①上述裝置中D電極上Cu轉化為Cu2O，則D電極為陽極，連接二甲醚燃料電池中的正極，即為通O2的一極，Cu2O為堿性氧化物，易溶于酸，可確定該電解池中離子交換膜為陰離子交換膜；答案為：O2；陰；

②該電解池的陽極，Cu轉化為Cu2O，電極反應式為2Cu – 2e- + 2OH-== Cu2O + H2O。答案為：2Cu – 2e- + 2OH-== Cu2O + H2O。