Question

【題目】氮氧化物(NOx)是電廠主要排放污染物之一。工業(yè)上采用氨脫硝處理后排放，原理如下：

①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1

②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=akJ·mol－1

當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，NH3會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)：③NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)、△H3=－902.0kJ·mol－1

回答下列問題：

(1)有利于提高反應(yīng)①中NO轉(zhuǎn)化率(脫硝率)的條件是___________(填標(biāo)號(hào))。

A.高溫低壓 B.低溫低壓 C.低溫高壓 D.增大氨氣濃度

(2)反應(yīng)②中的a=___________。溫度下，實(shí)驗(yàn)室在2L密閉容器中加入2 molNH3、3 molNO模擬反應(yīng)②，達(dá)到平衡時(shí)測得脫硝率為60%，則平衡常數(shù)Ke=___________（只列出計(jì)算式，不必求出計(jì)算結(jié)果)。

(3)反應(yīng)③中，常用的催化劑有Cr2O3和Fe2O3，Cr2O3的催化效率更好一些。下列表示兩種催化劑在反應(yīng)③催化過程中的能量變化示意圖合理的是___________(填字母序號(hào))。

(4)下圖為混合氣中O2含量6%時(shí)，不同溫度下脫硝率的變化曲線[其中氨氮摩爾比RNS=n(NH3)/n(NO)]，由圖可知：

(i)氨氮摩爾比對(duì)脫硝率的影響規(guī)律是______________________。

(ⅱ)溫度在800-950℃變化時(shí)，脫硝率隨溫度升高而___________，但高于950℃后，脫硝率反而下降，一方面是由于平衡移動(dòng)的影響，另一方面是由于___________。

Answer 1

【答案】BD -1815.0 B 其他影響因素相同時(shí)，氨氮摩爾比越大，脫硝率越高； 增大 溫度升高后，氨氣的氧化反應(yīng)開始加快，NO會(huì)增多，氨氮摩爾比下降，導(dǎo)致脫硝率會(huì)逐步降低

【解析】

(1)平衡正向移動(dòng)有利于提高反應(yīng)①中NO轉(zhuǎn)化率；(2)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算a值；利用“三段式”計(jì)算平衡常數(shù)；(3)反應(yīng)③中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低，反應(yīng)③反應(yīng)，生成物的能量小于反應(yīng)物；(4) (i)根據(jù)圖像判斷氨氮摩爾比對(duì)脫硝率的影響規(guī)律；(ⅱ)溫度升高后，氨氣的氧化反應(yīng)加快，NO增多，氨氮摩爾比降低，脫硝率下降。

(1)正反應(yīng)放熱，降低溫度平衡正向移動(dòng)，有利于提高反應(yīng)①中NO轉(zhuǎn)化率；減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，有利于提高反應(yīng)①中NO轉(zhuǎn)化率；增大氨氣濃度，平衡正向移動(dòng)，有利于提高反應(yīng)①中NO轉(zhuǎn)化率，故選BD；

(2)①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1

②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=akJ·mol－1

③NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，①②得 NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1，即(－1632.4kJ·mol－1)4a=－902.0kJ·mol－1，a=-1815 kJ·mol－1；

4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)

開始濃度1 1.5 0 0

轉(zhuǎn)化濃度0.6 0.9 0.75 0.9

平衡濃度 0.4 0.6 0.75 0.9

平衡常數(shù)K==

(3)已知反應(yīng)③中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低。反應(yīng)③放熱，故生成物的總能量小于反應(yīng)物的，B圖符合題意，選B；(4) (i)根據(jù)圖像，氨氮摩爾比越大，脫硝率越高；(ⅱ)由圖可知，溫度在800-950℃變化時(shí)，脫硝率隨溫度升高而增大；由題中信息可知，溫度升高后，氨氣的氧化反應(yīng)加快，NO濃度增多，氨氮摩爾比降低，脫硝率下降。