Question

【題目】脫硝通常指將煙氣中的氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。

（1）選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù)，即在金屬催化劑作用下，用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O。

①已知:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.5kJ·mol-1

N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+l80kJ mol-1

完成該方法中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) △H=___________。

該方法應(yīng)控制反應(yīng)溫度在315400℃之間，反應(yīng)溫度不宜過低也不宜過高的原因是___________。

③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]會直接影響該方法的脫硝率，350℃時，只改變氨氣的投放量，反應(yīng)物X的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如下圖所示，則X是______ (填學(xué)式)。氨氮比由0.5增加到1.0時，脫硝主要反應(yīng)的平衡將向____方向移動。當(dāng)[n(NH3)/n(NO)>1.0時，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是_____。

（2）直接電解吸收也是脫硝的一種方法，用6%的稀硝酸吸收NOx生成HNO2(—元弱酸)，再將吸收液導(dǎo)入電解槽電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸。電解裝置如上右圖所示。①圖中b應(yīng)連接電源的______（填“正極”或“負(fù)極”)。②a電極反應(yīng)式為__________。

Answer 1

【答案】 -1625.5 kJ mol-1 溫度過低，反應(yīng)速率小；溫度過離，使脫硝主要反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動，脫硝率降低 NH3 正反應(yīng) 過量氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO 負(fù)極 H2O+HNO2-2e-==NO3-+3H+

【解析】試題分析：（1）①根據(jù)蓋斯定律計算4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)的焓變；②根據(jù)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度，分析應(yīng)控制反應(yīng)溫度在315400℃之間的原因；③兩種反應(yīng)物，增加一種物質(zhì)的投料量，能提高另一種物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率，自身的平衡轉(zhuǎn)化率減小；增加反應(yīng)物，平衡將向正方向移動；當(dāng)[n(NH3)/n(NO)>1.0時，過量的氨氣被催化氧化為NO；（2）HNO2轉(zhuǎn)化為硝酸，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以a是陽極，b是陰極；

解析：（1）

4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.5kJ·mol-1 ①

N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+l80kJ mol-1②

根據(jù)蓋斯定律，①－②×4得4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H= -905.5kJ·mol-1－l80kJ mol-1×4= -1625.5 kJ mol-1；

②溫度過低，反應(yīng)速率小；溫度過離，使脫硝主要反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動，脫硝率降低，所以反應(yīng)溫度在315400℃之間；

③兩種反應(yīng)物，增加一種物質(zhì)的投料量，能提高另一種物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率，自身的平衡轉(zhuǎn)化率減小；增加氨氣的投放量，X轉(zhuǎn)化率降低，所以X是氨氣；增加反應(yīng)物，平衡將向正方向移動，所以氨氮比由0.5增加到1.0時，脫硝主要反應(yīng)的平衡將向正方向移動；當(dāng)[n(NH3)/n(NO)>1.0時，氨氣過量，過量的氨氣被催化氧化為NO，所以NO濃度增大；

（2）電解將HNO2轉(zhuǎn)化為硝酸，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以a是陽極，b是陰極，b連接電源的負(fù)極；陽極的電極反應(yīng)式為H2O+HNO2-2e-==NO3-+3H+。