Question

【題目】NO、NO2等氮氧化物的消除和再利用有多種方法。

（1）活性炭還原法：某研究小組向某密閉容器中加入足量的活性炭和NO，發生反應：C(s)+2NO(g) N2(g)+ CO2(g) △H = Q kJ·mol-1，在T℃下，反應進行到不同時間測得各物質的濃度部分數據如下：

	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.40		0.20	0.30	0.30
N2	0		0.40		0.60	0.60
CO2	0				0.60	0.60

①0~10min內，N2的平均反應速率v(N2)= ___________ .

②30min后，若只改變一個條件，反應重新達到平衡時各物質的濃度如上表所示，則改變的條件可能是 ____ (填序號).

a.加入一定量的活性炭 b.改變反應體系的溫度

c.縮小容器的體積 d.通入一定量的NO e.使用催化劑

（2）NH3催化還原法：原理如圖所示。

①若煙氣中c(NO2) ：c(NO)=1 ：1，發生圖甲所示的脫氮反應時，每轉移1.5mol電子放出的熱量為113.8kJ，則發生該脫氮反應的熱化學方程式為__________________.

②圖乙是在一定時間內，使用不同催化劑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溫度分別為_____________；使用Mn作催化劑時，脫氮率b-a 段呈現如圖變化的可能原因是__________（答1點）.

（3）直接電解吸收法：先用6%的稀硝酸吸收NOx，生成HNO2（弱酸），再將吸收液導入電解槽中進行電解，使之轉化為硝酸，則陽極的電極反應式為________________.

（4）NO2與N2O4之間存在轉化：N2O4(g) 2NO2(g)，將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中。

①己知N2O4的起始壓強p0為108 kPa，325℃時，N2O4的平衡轉化率為40%，則該溫度下反應的平衡常數為：Kp=________kPa（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×各物質的量分數，保留一位小數）.

②在一定條件下，該反應N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強間存在關系：v(N2O4)=k1p(N2O4)，v(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是與反應溫度有關的常數。相應的速率－壓強關系如圖所示，在圖標出的點中，能表示反應達到平衡狀態的點為______。

Answer 1

【答案】0.03 mol/(Lmin)(1分 c d 2 NH3(g) + NO(g) + NO2(g) 2N2(g) + 3H2O(g) △H = - 455.2 kJ/mol Mn、200℃左右 b～a段，隨著溫度升高，催化劑活性增大，反應速率增大，導致脫氮率逐漸升高 HNO2 – 2e- + H2O = 3H+ + NO3- 115.2 B點與D點

【解析】

根據速率公式v=△c/△t確定v(NO)，根據速率之比就等于化學反應計量數之比確定N2的平均反應速率；根據影響化學平衡的因素知：改變固體和加催化劑不影響平衡移動；改變體系的溫度，不能同時使三者的濃度都升高，即可出答案；根據轉移電子數和放出的熱量關系即可完成熱化學反應方程式。

①由圖表知0~10min內NO 的反應速率為v(NO)=(1.0-0.4)/10=0.06mol/(Lmin),結合C(s)+2NO(g) N2(g)+ CO2(g)知N2的平均反應速率v(N2)=1/2 v(NO)=0.03 mol/(Lmin )

②由C(s)+2NO(g) N2(g)+ CO2(g) △H = Q kJ·mol-130min后，NO(g)、N2(g)、CO2(g)濃度都增大了，所以，a.加入一定量的活性炭，b.改變反應體系的溫度e.使用催化劑都答不到同時使三種氣體的濃度都增大；c.縮小容器的體積反應物，生成物濃度都增大， d.通入一定量的NO，使平衡正向移動， 反應重新達到平衡時各物質的濃度都增大，故答案：cd.

（2）NH3催化還原法由如圖可知反應方程式為：2 NH3(g) + NO(g) + NO2(g) 2N2(g) + 3H2O(g)。此反應轉移6mol電子，由已知每轉移1.5mol電子放出的熱量為113.8kJ。所以該脫氮反應的熱化學方程式為：2 NH3(g) + NO(g) + NO2(g) 2N2(g) + 3H2O(g) △H = - 455.2 kJ/mol。

②由圖乙知Mn在200℃左右時脫氮率最高，催化效果最好，脫氮率b-a 段呈現如圖變化的可能原因是b～a段，隨著溫度升高，催化劑活性增大，反應速率增大，導致脫氮率逐漸升高。

（3）電解HNO2（弱酸），陽極上NO2-放電，生成NO3-，則陽極的電極反應式為HNO2 – 2e- + H2O = 3H+ + NO3- ；答案：HNO2 – 2e- + H2O = 3H+ + NO3-。

（4）NO2與N2O4之間存在轉化： g) 2NO2(g)，將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中。

①己知N2O4的起始壓強p0為108 kPa，325℃時，N2O4的平衡轉化率為40%，結合三段式知平衡時各物質的壓強為：P(N2O4)= kPa, = kPa則該溫度下反應的平衡常數為：Kp= P2(NO2)/ P(N2O4)= 86.42/64.8=115.2 kPa。答案：115.2 kPa。

②化學平衡常數Kp= P2(NO2)/ P(N2O4),二者的反應速率之比等于其計量數之比,
所以v(NO2)：v(N2O4)= k2p2(NO2)：k1p(N2O4)=2:1化學平衡常數Kp= P2(NO2)/ P(N2O4)=,
則K1=1/2K2KP,滿足平衡條件v(NO2)=2v(N2O4)即為平衡點, B點與D點點的壓強之比等于其反應速率之比為1:2,所以B點與D點為平衡點。答案：B點與D點。