Question

【題目】氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質。研究氮氧化物的反應機理對于消除環境污染有重要意義。

(1)已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)；ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1

C(s)＋O2(g)=CO2(g)；ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1

2C(s)＋O2(g)=2CO(g)；ΔH3＝－221 kJ·mol－1

反應2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。

(2)催化氧化法去除NO是在一定條件下，用NH3消除NO污染，其反應原理為4NH3＋6NO5N2＋6H2O。不同溫度條件下，n(NH3)∶n(NO)的物質的量之比分別為4∶1、3∶1、1∶3時，得到NO脫除率曲線如圖所示：

①n(NH3)∶n(NO)的物質的量之比為1∶3時，對應的是曲線________(填“a”“b”或“c”)。

②由圖可知，無論以何種比例反應，在溫度超過900℃時NO脫除率都會驟然下降的原因可能是____________。

(3)NO氧化反應：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)分兩步進行，其反應過程能量變化示意圖如圖：

Ⅰ. 2NO(g)→N2O2(g)；ΔH1　

Ⅱ. N2O2(g)＋O2(g)→2NO2(g)；ΔH2

①化學反應速率有速率較慢的反應步驟決定。以上反應決定NO氧化反應速率的步驟是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②在恒容的密閉容器中充入一定量的NO和O2氣體，保持其他條件不變，控制反應溫度分別為T3和T4(T4>T3)，測得c(NO)隨t(時間)的變化曲線如圖。轉化相同量的NO，在溫度_____(填“T3”或“T4”)下消耗的時間較長，試結合反應過程能量圖分析其原因：______。

(4) NH3催化還原NO是重要的煙氣脫硝技術，其反應過程與能量關系如圖：

研究發現在以Fe2O3為主的催化劑上可能發生的反應過程如圖，寫出脫硝過程的總反應方程式：_______。

Answer 1

【答案】－746.5 c 催化劑失去活性 Ⅱ T4 ΔH1＜0，溫度升高，反應Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)減小，濃度降低的影響大于溫度對反應Ⅱ速率的影響 4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)

【解析】

（1）根據蓋斯定律，目標方程式ΔH=-ΔH1+2ΔH2-ΔH3=-746.5kJ·mol-1；

（2）①n(NH3)：n(NO)的物質的量之比為1：3時，由于NH3所占有的百分含量較小，雖然NO占有的百分含量很大，但是消耗NO的量較小，導致NO的脫除率較低，故c曲線正確；

②溫度升高到一定程度以后，NO的脫除率會下降，因為反應過程中加入了催化劑，溫度過高催化劑失活，導致NO脫除率降低；

（3）①反應Ⅰ的活化能較反應Ⅱ的活化能低一些，反應速率也較快一下，故反應Ⅱ為整個反應的決定步驟；

②轉化相同量的NO，T4溫度下消耗的時間較長；原因為：反應的ΔH1＜0，溫度升高，反應Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)減小，濃度降低的影響大于溫度對反應Ⅱ速率的影響；

（4）根據題目所給的示意圖，可以得出NH3、NO、O2參加反應生成N2和H2O，故脫硝過程的總反應為4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)。