Question

【題目】霾天氣嚴重影響人們的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。

（1）用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發生反應：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO(g) △H=QkJ·mol-1。

在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下表。

①0～10min內，NO的平均反應速率v(NO)=____，T1℃時，該反應的平衡常數K=____。

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是____(填字母)。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.適當縮小容器的體積 d.加入合適的催化劑

③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5∶3∶3，則Q____0(填“＞”、“=”或“<”)。

（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。反應原理如圖甲所示。

①由圖甲可知，SCR技術中的氧化劑為____，已知c(NO2)∶c(NO)=1∶1時脫氮效果最佳，若生成1molN2時反應放出的熱量為QkJ。此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為____。

②圖乙是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知工業使用的最佳催化劑和相應的溫度分別為_____、_____。

Answer 1

【答案】0.042mol/(L·min) bc < NO、NO2 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H=2QkJ·mol1 Mn 200℃左右

【解析】

（1）根據題給數據計算反應速率，根據平衡常數表達式及平衡移動原理分析解答；（2）根據題給信息書寫熱化學方程式；根據題給信息中反應條件分析解答。

（1）①分析圖表數據，010min內，NO的平均反應速率 ；化學平衡三段式列式計算平衡濃度：

K=，故答案為：0.042mol/(L·min)；；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，圖表數據分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大；

a.加入一定量的活性炭，反應物C是固體，對平衡無影響，故a不符合；

b.通入一定量的NO，反應正向進行，達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大，故b符合；

c.適當縮小容器的體積，反應前后是氣體體積不變的反應，平衡不移動，但個物質濃度增大，符合要求，故c符合；

d.加入合適的催化劑，只能改變化學反應速率，不能改變平衡，濃度不變，故d不符合；故答案為：bc；

③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，故Q<0，故答案為：<；

（2）①由圖甲可知SCR技術中NH3與NO、NO2反應產物為N2和水，故氧化劑為NO、NO2，脫氮效果最佳時c(NO2):c(NO)=1:1，因此反應的熱化學方程式為2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H=2QkJ·mol1；故答案為：NO、NO2；2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H=2QkJ·mol1；

②根據圖乙知Mn催化劑時，在200℃左右脫氮率最高，Cr作催化劑，500℃左右脫氮率最高，但二者的最高脫氮率差不多，使用Mn作催化劑需要的溫度低，更經濟，因此使用的最佳的催化劑和相應的溫度分別為Mn、200℃左右；故答案為：Mn；200℃左右；