Question

【題目】脫硝通常指將煙氣中的氮氧化物(NOx)轉化為無害的物質。

（1）選擇性催化還原技術(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術，即在金屬催化劑作用下，用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應生成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=+180kJ mol-1

完成該方法中主要反應的熱化學方程式：

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

該方法應控制反應溫度在315～400℃之間，反應溫度不宜過低也不宜過高的原因是_________________。

②氨氮比[]會直接影響該方法的脫硝率，350℃時，只改變氨氣的投放量，反應物X的轉化率與氨氮比的關系如左下圖所示，則X是______________(填化學式)。氨氮比由0.5增加到1.0時，脫硝主要反應的平衡將向_____________方向移動。當>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)，再將吸收液導入電解槽電解，使之轉化為硝酸。電解裝置如右上圖所示。

①圖中b應連接電源的_____________(填“正極”或“負極”)。

②陽極的電極反應式為________________。

Answer 1

【答案】 -1625.5kJ·mol-1 溫度過低，反應速率小；溫度過高，使脫硝主要反應的平衡向逆反應方向移動，脫硝率降低 NH3 正反應 過量氨氣與氧氣反應生成NO 負極 H2O+HNO2-2e=NO3-+3H+

【解析】(1)①已知：①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJmol-1，②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180kJmol-1，根據蓋斯定律①-②×4可得：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=(-905.5kJmol-1)-(+180kJmol-1)×4=-1625.5kJ/mol；故答案為：-1625.5kJ/mol；

②該方法應控制反應溫度在315～400℃之間，反應溫度不宜過低也不宜過高，溫度越高反應速率越快，溫度過低，反應速率小，溫度過高，使脫硝的主要反應的平衡向逆方向移動，脫硝率降低；故答案為：溫度過低，反應速率小，溫度過高，使脫硝的主要反應的平衡向逆方向移動，脫硝率降低；

③氨氮比[]越大，則氨氣的物質的量越大，氨氣的轉化率越小，由圖可知，隨著氨氣的濃度的增大，X的轉化率減小，所以X為NH3；氨氮比增大，即氨氣的濃度增大，平衡正向移動，所以氨氮比由0.5增加到1.0時，脫硝主要反應的平衡將向正反應方向移動；當＞1.0時，氨氣與氧氣的反應生成NO，所以煙氣中NO濃度增大；故答案為：NH3；正反應；過量氨氣與氧氣反應生成NO；

(2)①a電極上亞硝酸失電子生成硝酸，b電極上氫離子得電子生成氫氣，所以a為陽極，b為陰極，則b與電源的負極相連；故答案為：負極；

②陽極上亞硝酸失電子生成硝酸，其電極方程式為：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+；故答案為：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+。