Question

【題目】研究氮氧化物反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于控制汽車尾氣、保護(hù)環(huán)境有重要意義。

（1）NO在空氣中存在如下反應(yīng)：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ΔH，上述反應(yīng)分兩步完成，其中第一步反應(yīng)①如下，寫出第二步反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式（其反應(yīng)的焓變?chǔ)�H2用含ΔH、ΔH1的式子來(lái)表示）： ① 2NO(g) N2O2(g)ΔH1＜0，② ___________；

（2）NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為： 4NH3（g）+6NO（g）5N2（g）+6H2O（g）△H=－1811.63KJ/mol；反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行，在其它相條件同時(shí)，選用不同的催化劑，反應(yīng)產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。

①在催化劑A的作用下，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間，測(cè)得脫氮率隨反應(yīng)溫度的變化情況如圖2所示，據(jù)圖可知，在相同的時(shí)間內(nèi)，300℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大，300℃之后溫度升高脫氮率逐漸減�。ù呋瘎┚�末失效），寫出300℃之后脫氮率減小的原因是_________。

②其他條件相同時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充在催化劑B作用下脫氮率隨溫度變化的曲線________。

（3）工業(yè)制HNO3的尾氣中含有的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH＝NaNO2+NaNO3+H2O，現(xiàn)有平均組成為NOx的NO、NO2混合氣體，通入足量的NaOH溶液中，充分反應(yīng)后沒有氣體剩余，則：

①x的取值范圍為_________________。

②反應(yīng)后溶液中n(NO2－)︰n(NO3－)=____________________。(用含x的代數(shù)式表示）

（4）電解法處理氮氧化合物是目前大氣污染治理的一個(gè)新思路，原理是將NOx在電解池中分解成無(wú)污染的N2和O2除去，如圖示，兩電極間是新型固體氧化物陶瓷，在一定條件下可自由傳導(dǎo)O2－，電解池陰極反應(yīng)為___。

Answer 1

【答案】N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2=ΔH-ΔH1 300℃之后反應(yīng)達(dá)平衡，脫氮率決定于平衡的移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，脫氮率減小 1.5≤x＜2 (5-2x)︰(2x-3) 2NOx+4xe-＝N2+2xO2-

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律可知總反應(yīng)式減去①即得到反應(yīng)②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH2=ΔH-ΔH1；

（2）①由于300℃之后反應(yīng)達(dá)平衡，脫氮率決定于平衡的移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，脫氮率減小，因此300℃之后脫氮率減小。

②根據(jù)圖像可知催化劑B的催化效率低于催化劑A，達(dá)到平衡的時(shí)間長(zhǎng)，故在更高的溫度下才能達(dá)到平衡，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在較高的溫度下的平衡狀態(tài)中脫氮率較小，到達(dá)平衡后脫氮率不再受催化劑影響，則其他條件相同時(shí)，在催化劑B作用下脫氮率隨溫度變化的曲線為。

（3）①平均組成為NOx的NO、NO2混合氣體，通入足量的NaOH溶液中，充分反應(yīng)后沒有氣體剩余，根據(jù)反應(yīng)NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH＝NaNO2+NaNO3+H2O可知只要n(NO2)︰n(NO)≥1時(shí)混合氣體才能完全被吸收。當(dāng)n(NO2)︰n(NO)＝1時(shí)，x＝1.5，如果全部是NO2，x＝2，所以x的取值范圍為1.5≤x＜2。

②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒以及原子守恒可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NOx+2NaOH＝（5－2x）NaNO2+（2x－3）NaNO3+H2O，因此反應(yīng)后溶液中n(NO2－)︰n(NO3－)=(5-2x)︰(2x-3)。

（4）電解池陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，根據(jù)裝置圖可知陰極是NOx得到電子，所以反應(yīng)為2NOx+4xe-＝N2+2xO2-。