Question

【題目】研究氮氧化物反應機理，對于控制汽車尾氣、保護環境有重要意義。

（1）NO在空氣中存在如下反應：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ΔH，上述反應分兩步完成，其中第一步反應①如下，寫出第二步反應②的熱化學方程式（其反應的焓變ΔH2用含ΔH、ΔH1的式子來表示）： ① 2NO(g) N2O2(g)ΔH1＜0，② ___________；

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

①在催化劑A的作用下，經過相同時間，測得脫氮率隨反應溫度的變化情況如圖2所示，據圖可知，在相同的時間內，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小（催化劑均末失效），寫出300℃之后脫氮率減小的原因是_________。

②其他條件相同時，請在圖中補充在催化劑B作用下脫氮率隨溫度變化的曲線________。

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

①x的取值范圍為_________________。

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

（4）電解法處理氮氧化合物是目前大氣污染治理的一個新思路，原理是將NOx在電解池中分解成無污染的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O2－，電解池陰極反應為___。

Answer 1

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

【解析】

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

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

②根據圖像可知催化劑B的催化效率低于催化劑A，達到平衡的時間長，故在更高的溫度下才能達到平衡，由于正反應是放熱反應，在較高的溫度下的平衡狀態中脫氮率較小，到達平衡后脫氮率不再受催化劑影響，則其他條件相同時，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，充分反應后沒有氣體剩余，根據反應NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH＝NaNO2+NaNO3+H2O可知只要n(NO2)︰n(NO)≥1時混合氣體才能完全被吸收。當n(NO2)︰n(NO)＝1時，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根據氧化還原反應中電子得失守恒以及原子守恒可知反應的化學方程式為2NOx+2NaOH＝（5－2x）NaNO2+（2x－3）NaNO3+H2O，因此反應后溶液中n(NO2－)︰n(NO3－)=(5-2x)︰(2x-3)。

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