Question

【題目】氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質。研究氮氧化物的反應機理，對于消除環境污染有重要意義。回答下列問題：

（1）已知2NO(g) +O2(g)-2NO2(g) △H的反應歷程分兩步：

①2NO( g )N2O2 (g)( 快 ) △H1<0，v1正=k1正c2(NO)，v1逆=k1逆c2(N2O2)

②N2O2 (g)+ O2 (g) 2NO2(g)(慢) △H2<0，v2正=k2正c2(N2O2)c(O2)，v2逆=k2逆c2(NO2)

比較反應①的活化能E1與反應②的活化能E2的大小: E1__ E2 (填“>”、“<”或“=”) 其判斷理由是__________；2NO(g) +O2(g)2NO2(g) 的平衡常數K與上述反應速率常數k1正、k1逆、k2正、 k2逆的關系式為_______；已知反應速率常數k隨溫度升高而增大，若升高溫度后k2正、 k2逆分別增大a倍和b倍，則a____b (填“>”、“<”或“=”)；一定條件下，2NO (g)+O2(g) 2NO2 (g)達平衡后，升高到某溫度，再達平衡后v2正較原平衡減小，根據上述速率方程分析，合理的解釋是_________________。

（2）①以乙烯(C2H4)作為還原劑脫硝(NO)，其脫硝機理如左下圖所示，若反應中n(NO): n(O2) =2 ：1，則總反應的化學方程式為_______________；脫硝率與溫度、負載率(分子篩中催化劑的質量分數) 的關系如右下圖，為達到最佳脫硝效果，應采用的條件是________________。

②用NO可直接催化NO分解生成N2、O2，將其反應機理補充完整(Vo代表氧空穴)：

2Ni2++2Vo+2NO→2Ni3++2O-+N2 2O-→O2-+1/2O2+Vo ______________

（3）電解NO可制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，陰極的電極反應式為______________。

Answer 1

【答案】 ＜ 活化能越大，一般分子成為活化分子越難，反應速率越慢 ＜ 溫度升高，反應①、②的平衡均逆移，由于反應①的速率大，導致c(N2O2)減小且其程度大于k2正和c(O2)增大的程度，使三者的乘積即v2正減小 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 350℃、負載率3.0% 2Ni3+ + O2-→2Ni2+ +VO+O2 NO + 6H+ +5e- = NH4+ + H2O

【解析】（1）①2NO(g)N2O2(g)(快)，②N2O2(g)+ O2(g) 2NO2(g)(慢) ，活化能越大，一般分子成為活化分子越難，反應速率越慢，則反應①的活化能E1＜反應②的活化能E2；①2NO(g)N2O2(g)(快) △H1<0，v1正=k1正c2(NO)，v1逆=k1逆c2(N2O2)，②N2O2(g)+ O2(g) 2NO2(g)(慢) △H2<0，v2正=k2正c2(N2O2)c(O2)，v2逆=k2逆c2(NO2)，而目標反應2NO（g）+O2（g）2NO2（g）的△H=①+②=△H1+△H2，由反應達平衡狀態，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正×v2正=v1逆×v2逆，即k1正c2（NO）×k2正c（N2O2）c（O2）=k1逆c（N2O2）×k2逆c2（NO2），則K==；該反應為放熱反應，溫度升高，反應②的平衡逆移，k2正＜k2逆，即a＜b；2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)為放熱反應，溫度升高，反應①、②的平衡均逆移，由于反應①的速率大，導致c(N2O2)減小且其程度大于k2正和c(O2)增大的程度，使三者的乘積即vspan>2正減小，故答案為：＜；活化能越大，一般分子成為活化分子越難，反應速率越慢； ；＜；溫度升高，反應①、②的平衡均逆移，由于反應①的速率大，導致c(N2O2)減小且其程度大于k2正和c(O2)增大的程度，使三者的乘積即v2正減小；

（2）①根據圖示可知，在催化劑的作用下，C2H4與NO、O2反應最終生成N2、CO2、H2O，反應中n(NO):n(O2) =2：1，反應總方程式為6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O，由圖可知，b曲線的最高點處，脫硝率高，負載率低，適宜的溫度，適合條件為350℃、負載率3%，故答案為：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；350℃、負載率3.0%；

②用NO可直接催化NO分解生成N2、O2，反應的總反應為2NOO2+N2，根據反應原理，Ni2+為催化劑，用總反應-（2Ni2++2Vo+2NO→2Ni3++2O-+N2）-（2O-→+O2-+1/2O2+Vo)得：2Ni3+ + O2-→2Ni2+ +VO+O2，故答案為：2Ni3+ + O2-→2Ni2+ +VO+O2；

（3）電解NO制備NH4NO3，陽極反應為NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，陰極反應為：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，故答案為：NO + 6H+ +5e- = NH4+ + H2O。