問題詳情:
煙氣中含有大量氮氧化物NOx,工業脫*技術成爲研究熱點。
(1)汽車尾氣中NO和CO可利用車載催化劑轉化爲無毒物質排放。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+183 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-565 kJ·mol-1
寫出催化轉化的熱化學方程式_________。
(2)臭氧氧化-鹼吸收法可有效脫除NO,氧化原理爲:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) △H=-200.9 kJ·mol-1。在容積爲2L的密閉容器中充入含1.0 mol NO的模擬煙氣和2.0 mol O3,在不同溫度,經過相同時間(10min)NO的轉化率如圖所示。
①100℃時,從開始反應到P點的平均反應速率v(NO)=__________。
②反應時同時發生副反應:2O33O2,共有15%的O3自身分解爲O2。則P點時O3的物質的量爲________mol。
(3)選擇*催化還原技術(NCR)可在較低溫度下脫*,原理如圖I,天然錳礦可作催化劑。
以NO代表氮氧化物,寫出反應方程式_____________________;實驗測得脫*率隨溫度的變化如圖II所示,請分析溫度高於250℃時脫*率下降的原因可能是______________。
【回答】
(1). 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=—748 kJ/mol (2). 0.0425mol/(L·min) (3). 0.855 (4). 4NH3+6NO5N2+6H2O (5). 溫度升高,NH3發生副反應或升高溫度,催化劑的活*降低或該反應爲放熱反應,升高溫度,平衡向逆反應方向移動
【解析】
(1)由蓋斯定律計算可得;
(2)①由化學反應速率公式計算可得;
②反應中與NO反應和自身分解均消耗O3;
(3)由圖可知,脫*的反應原理爲氮的氧化物與氨氣在催化劑作用下共熱反應生成氮氣和水。
【詳解】(1)將已知反應依次編號爲①②,由蓋斯定律可知②-①得到NO轉化爲無毒氣體的熱化學反應方程式爲:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),則△H=(-565kJ/mol)—(+183 kJ/mol)=—748 kJ/mol,故*爲:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=—748 kJ/mol;
(2)①由圖可知,100℃時,P點NO的轉化率爲85%,則消耗NO的濃度爲=0.425mol/L,則從開始反應到P點的平均反應速率v(NO)==0.0425mol/(L·min),故*爲:0.0425mol/(L·min);
②由方程式可知,與NO反應的O3的物質的量爲1.0mol×85%=0.85mol,自身分解爲O2的O3的物質的量爲2.0mol×15%=0.3mol,則P點時O3的物質的量爲(2.0mol—0.85mol—0.3mol)=0.85mol,故*爲:0.85;
(3)由圖可知,脫*的反應原理爲氮的氧化物與氨氣在催化劑作用下共熱反應生成氮氣和水,則以NO代表氮氧化物的反應方程式爲4NH3+6NO5N2+6H2O;溫度高於250℃時脫*率下降的原因可能是溫度升高,NH3發生副反應導致脫*率下降或升高溫度,催化劑的活*降低導致脫*率下降或該反應爲放熱反應,升高溫度,平衡向逆反應方向移動導致脫*率下降,故*爲:4NH3+6NO5N2+6H2O;溫度升高,NH3發生副反應或升高溫度,催化劑的活*降低或該反應爲放熱反應,升高溫度,平衡向逆反應方向移動。
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題