Question

【題目】氮氧化物(NOx)是電廠主要排放污染物之一。工業上采用氨脫硝處理后排放，原理如下：

①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1

②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=akJ·mol－1

當反應溫度過高時，NH3會發生氧化反應：③NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)、△H3=－902.0kJ·mol－1

回答下列問題：

(1)有利于提高反應①中NO轉化率(脫硝率)的條件是___________(填標號)。

A.高溫低壓 B.低溫低壓 C.低溫高壓 D.增大氨氣濃度

(2)反應②中的a=___________。溫度下，實驗室在2L密閉容器中加入2 molNH3、3 molNO模擬反應②，達到平衡時測得脫硝率為60%，則平衡常數Ke=___________（只列出計算式，不必求出計算結果)。

(3)反應③中，常用的催化劑有Cr2O3和Fe2O3，Cr2O3的催化效率更好一些。下列表示兩種催化劑在反應③催化過程中的能量變化示意圖合理的是___________(填字母序號)。

(4)下圖為混合氣中O2含量6%時，不同溫度下脫硝率的變化曲線[其中氨氮摩爾比RNS=n(NH3)/n(NO)]，由圖可知：

(i)氨氮摩爾比對脫硝率的影響規律是______________________。

(ⅱ)溫度在800-950℃變化時，脫硝率隨溫度升高而___________，但高于950℃后，脫硝率反而下降，一方面是由于平衡移動的影響，另一方面是由于___________。

Answer 1

【答案】BD -1815.0 B 其他影響因素相同時，氨氮摩爾比越大，脫硝率越高； 增大 溫度升高后，氨氣的氧化反應開始加快，NO會增多，氨氮摩爾比下降，導致脫硝率會逐步降低

【解析】

(1)平衡正向移動有利于提高反應①中NO轉化率；(2)根據蓋斯定律計算a值；利用“三段式”計算平衡常數；(3)反應③中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低，反應③反應，生成物的能量小于反應物；(4) (i)根據圖像判斷氨氮摩爾比對脫硝率的影響規律；(ⅱ)溫度升高后，氨氣的氧化反應加快，NO增多，氨氮摩爾比降低，脫硝率下降。

(1)正反應放熱，降低溫度平衡正向移動，有利于提高反應①中NO轉化率；減小壓強，平衡正向移動，有利于提高反應①中NO轉化率；增大氨氣濃度，平衡正向移動，有利于提高反應①中NO轉化率，故選BD；

(2)①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1

②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=akJ·mol－1

③NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1，根據蓋斯定律，①②得 NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1，即(－1632.4kJ·mol－1)4a=－902.0kJ·mol－1，a=-1815 kJ·mol－1；

4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)

開始濃度1 1.5 0 0

轉化濃度0.6 0.9 0.75 0.9

平衡濃度 0.4 0.6 0.75 0.9

平衡常數K==

(3)已知反應③中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低。反應③放熱，故生成物的總能量小于反應物的，B圖符合題意，選B；(4) (i)根據圖像，氨氮摩爾比越大，脫硝率越高；(ⅱ)由圖可知，溫度在800-950℃變化時，脫硝率隨溫度升高而增大；由題中信息可知，溫度升高后，氨氣的氧化反應加快，NO濃度增多，氨氮摩爾比降低，脫硝率下降。