Question

【題目】研究NOx、CO等大氣污染物的測量及處理具有重要意義。

（1）在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器，可有效降低NOx的排放。NOx在催化轉化器中被CO還原成N2排除。寫出NO被CO還原的化學方程式：________________。

（2）選擇性催化還原技術(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術，即在金屬催化劑作用下，用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應生成N2和H2O。

①已知：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJmol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180kJmol-1

完成該方法中主要反應的熱化學方程式

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=_________________。

②該方法應控制反應溫度在315~400℃之間，反應溫度過低會影響反應速率，但溫度也不宜過高，原因是___________________。

③氨氮比[n(NH3)／n(NO)]會直接影響該方法的脫硝率。350℃時，只改變氨氣的投放量，反應物x的轉化率與氨氮比的關系如右圖所示，則X是________________ (填化學式)。當n(NH3)／n(NO)＞1.0時，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是________________ 。

（3）通過NOx傳感器可監測NOx的含量，其工作原理示意圖如下：

①Pt電極上發生的是______________反應（填“氧化”或“還原”）。

②寫出NiO電極的電極反應式：___________________________________。

Answer 1

【答案】（1）NO+CON2+CO2（2）①-1265.5kJ/mol

②溫度過低，反應速率小，溫度過高，使脫硝的主要反應的平衡向逆方向移動，脫硝率降低；

③NH3 過量氨氣與氧氣反應生成NO

（3）①還原反應 ②NO＋O2－－2e－=NO2

【解析】

試題分析：（1）根據題意，NO被CO還原成N2，反應的化學方程式為NO+CON2+CO2。

（2）①已知：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJmol-1①、N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180kJmol-1②，根據蓋斯定律①-②×2可得4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=（-905.5kJmol-1）-（+180kJmol-1）×2=-1265.5kJ/mol；

②該方法應控制反應溫度在315～400℃之間，反應溫度不宜過低也不宜過高，溫度越高反應速率越快，溫度過低，反應速率小，溫度過高，使脫硝的主要反應的平衡向逆方向移動，脫硝率降低。

③氨氮比[n(NH3)／n(NO)]越大，則氨氣的物質的量越大，氨氣的轉化率越小，由圖可知，隨著氨氣的濃度的增大，X的轉化率減小，所以X為NH3；當[n(NH3)／n(NO)]＞1.0時，氨氣與氧氣反應生成NO，所以煙氣中NO濃度增大。

（3）由圖示可知，該原電池反應為2NO＋O2=2NO2，NO為還原劑，O2為氧化劑，O2在Pt電極得電子發生還原反應，電極反應為O2＋4e－=2O2－。NO在NiO電極上失電子發生氧化反應，電極反應為NO＋O2－－2e－=NO2。