Question

【題目】NOx（主要指NO和NO2）是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環境保護的重要課題。

（1）用水吸收NOx的相關熱化學方程式如下：

2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=116.1 kJ·mol1

3HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9 kJ·mol1

反應3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=___________kJ·mol1。

（2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時陽極的電極反應式：________________________________。

（3）用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收過程中存在HNO2與(NH2)2CO生成N2和CO2的反應。寫出該反應的化學方程式：___________________________________。

（4）在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應（裝置見下圖）。

反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如題下圖所示，在50～250 ℃范圍內隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升的主要原因是____________________________；當反應溫度高于380 ℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________________。

Answer 1

【答案】 136.2 HNO22e+H2O3H++NO3 2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O 迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應速率迅速增大 催化劑活性下降；NH3與O2反應生成了NO

【解析】（1）將兩個方程式編號，應用蓋斯定律，解總焓變；

（2）根據電解原理，陽極發生失電子的氧化反應；

（3）HNO2與(NH2)2CO反應生成N2和CO2，根據電子守恒和原子守恒配平；

（4）因為反應時間相同，所以低溫時主要考慮溫度和催化劑對化學反應速率的影響；高溫時NH3與O2發生催化氧化反應。

（1）將兩個方程式編號，

2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=116.1 kJ·mol1（①式）

3HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9 kJ·mol1 （②式）

應用蓋斯定律，將（①×3+②）2得，反應3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=[(-116.1 kJ·mol1)×3+75.9 kJ·mol1]2=-136.2kJ·mol1，

故答案為：136.2；

（2）根據電解原理，陽極發生失電子的氧化反應，陽極反應為HNO2失電子生成HNO3，1mol HNO2反應失去2mol電子，結合原子守恒和溶液呈酸性，電解時陽極的電極反應式為：HNO22e+H2O3H++NO3，

故答案為：HNO22e+H2O3H++NO3；

（3）HNO2與(NH2)2CO反應生成N2和CO2，N元素化合價由HNO2中+3價降至0價，N元素的化合價由(NH2)2CO中-3價升至0價，根據得失電子守恒和原子守恒，反應的化學方程式為：2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O，

故答案為：2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O；

（4）因為反應時間相同，所以低溫時主要考慮溫度和催化劑對化學反應速率的影響；高溫時NH3與O2發生催化氧化反應，在50～250 ℃范圍內，NOx的去除率先迅速上升是催化劑活性隨著溫度升高增大，與溫度升高共同使NOx的去除率迅速增大；當反應溫度高于380 ℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是溫度升高催化劑活性下降，NH3與O2反應生成了NO，

故答案為：迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應速率迅速增大 ；催化劑活性下降；NH3與O2反應生成了NO。