Question

氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一，还能形成酸雨、光化学烟雾等，烟气脱硝是国家环保发展的大趋势。

(1)C₃H₆可用于烟气脱硝。己知有如下反应：

N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)     △H=+180.5kJ·mol^-1

2C₃H₆(g)+9O₂(g)=6CO₂(g)+6H₂O(l)    △H =-4362 kJ·mol^-1

H₂O(g)=H₂O(l)     △H =-44kJ·mol^-1

①则2NO(g)+2C₃H₆(g)+8O₂(g)=N₂(g)+6CO₂(g)+6H₂O(g)     △H =______ kJ·mol^-1

②如图1为在其他条件一定时，研究该反应温度、催化剂中Ag负载量对NO转化率的影响。则最佳反应温度和Ag负载量分别是__________、______________。

(2)SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：4NH₃(g)+4NO(g)+O₂(g) 4N₂(g)+6H₂O(l)△H <0其他条件相同，某2L密闭容器中分别投入2molNH₃、2molNO、lmolO₂，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图2所示。

①若在甲催化剂条件下，图中X点在该温度下的反应达到平衡，则此时的平衡常数为____________。

②下列叙述不正确的是___________

A.在催化剂甲作用下，图中Y点处（210℃) NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率。

B.在催化剂甲作用下，高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是催化剂活性降低

C.300℃时，M点的NO平衡转化率高于Z点原因是乙催化剂催化效率高

D.其他条件不变，增加NH₃的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动

(3)碱液吸收方法也是处理氮氧化物的常用方法，将氢氧化钠溶液脱硝得到的NaNO₂、NaNO₃的混合液和NaOH溶液分别加到图3所示的电解槽中进行电解可以进一步处理成无害物质N₂排放。A室产生N₂的电极反应式是__________。

   

Answer

-4278.5 465℃左右 0.8% 128/3 CD 2NO2－+6e－+6H2O=8OH－+N2↑[或2NO3-＋10e－＋6H2O=12OH－＋N2↑]

【解析】(1) ①己知反应：

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=180.5kJ·mol-1

②2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) △H2=-4362 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) △H3=-44kJ·mol-1

根据盖斯定律由②-①-③×6得反应：2NO(g)+2C3H6(g)+8O2(g)=N2(g)+6CO2(g)+6H2O(g) 则△H =△H2-△H1-△H3×6=-4362 kJ·mol-1-180.5kJ·mol-1-（-44kJ·mol-1）×6= -4278.5kJ·mol-1；②根据图1信息可知， NO转化率较高时反应温度为465℃左右，Ag负载量是0.8%；

(2) ①若在甲催化剂条件下，图中X点在该温度下的反应达到平衡，此时NO的转化率为50%，2L密闭容器中分别投入2molNH3、2molNO、lmolO2，则：

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(l)

开始时的浓度mol/L 1 1 0.5 0

改变的浓度mol/L 0.5 0.5 0.125 0.5

平衡时的浓度mol/L 0.5 0.5 0.375 0.5

K==；②A.该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，NO的转化率降低，在催化剂甲作用下，图中Y点处（210℃) NO的转化率应小于平衡时X点的转化率，而Y点反应而大，则一定不是该温度下的平衡转化率，选项A正确；B.在催化剂甲作用下，高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是催化剂活性降低，选项B正确；C.300℃时，M点的NO平衡转化率高于Z点原因也可能是不同催化剂在相同温度的活性不同引起的，选项C不正确；D.其他条件不变，增加NH3的浓度，正逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，选项D不正确；答案选CD；(3) A室电解时电极Ⅰ为阴极NO2－或NO3-在碱性条件下发生还原反应产生N2，电极反应是2NO2－+6e－+6H2O=8OH－+N2↑或2NO3-＋10e－＋6H2O=12OH－＋N2↑。