Question

【題目】十九大報告指出：“堅(jiān)持全民共治、源頭防治，持續(xù)實(shí)施大氣污染防治，打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)！”以NOx為主要成分的霧霾的綜合治理是當(dāng)前重要的研究課題。

（1）工業(yè)上采用NH3－SCR法是消除氮氧化物的常用方法。它利用氨在一定條件下將NOx在脫硝裝置中轉(zhuǎn)化為N2。主要反應(yīng)原理為：

主反應(yīng)：a. 4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1;

副反應(yīng)：b. 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=－1267.1kJ/mol；

c. 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH3=－907.3kJ/mol

①主反應(yīng)的ΔH1＝____________。

②將氮氧化合物按一定的流速通過脫硝裝置，測得出口的NO殘留濃度與溫度的關(guān)系如圖所示，試分析脫硝的適宜溫度是______（填序號）。

a．<850℃ b．900~1000℃ c．>1050℃

溫度超過1000℃，NO濃度升高的原因是_______________。

（2）已知：8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l) ΔH＜0。相同條件下，在2 L密閉容器內(nèi)，選用不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生N2的量隨時間變化如上如圖所示。該反應(yīng)活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由小到大的順序是____________，理由是___________。

（3）為避免汽車尾氣中的氮氧化合物對大氣的污染，需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=－746.8kJ·mol－1，實(shí)驗(yàn)測得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。若在1L的密閉容器中充入1mol CO和1mol NO，在一定溫度下達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則=___________。（用分?jǐn)?shù)表示）

Answer 1

【答案】-1626.9kJ/mol b 溫度超過1000時，氨氣和氧氣反應(yīng)生成NO，導(dǎo)致NO濃度增大 Ea(A)<Ea(B)<Ea(C) 相同時間內(nèi)生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量越多，則反應(yīng)速率越快，該反應(yīng)的活化能越低

【解析】

（1）①根據(jù)已知熱化學(xué)方程式并結(jié)合蓋斯定律，可知主反應(yīng)a=2b-c，進(jìn)而計(jì)算a的反應(yīng)熱；

②氮氧化合物的殘留濃度越低越好，并結(jié)合圖象分析；溫度超過1000℃時，氨氣和氧氣反應(yīng)生成NO，導(dǎo)致NO濃度增大；

（2）相同時間內(nèi)生成的氮?dú)馕镔|(zhì)的量越多，則反應(yīng)速率越快，該反應(yīng)的活化能越低，再結(jié)合圖象分析；

（3）根據(jù)已知信息列出三段式計(jì)算平衡時刻各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡時，v正= v逆，即k正·c2(NO)·c2(CO)= k逆·c(N2)·c2(CO2)，可得，代入數(shù)據(jù)計(jì)算。

（1）①根據(jù)已知熱化學(xué)方程式，副反應(yīng)：b. 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=－1267.1kJ/mol；c. 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH3=－907.3kJ/mol；結(jié)合蓋斯定律，可得主反應(yīng)：a. 4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)可由2b-c得到，則ΔH1=2ΔH2-ΔH3= -1267.1kJ/mol×2-（-907.3kJ/mol）=-1626.9 kJ/mol；

故答案為：-1626.9kJ/mol；

②氮氧化合物的殘留濃度越低越好，根據(jù)圖可知，在900~1000℃時氮氧化合物的殘留濃度最低，則脫硝的適宜溫度是900~1000℃；溫度超過1000℃時，氨氣和氧氣反應(yīng)生成NO，導(dǎo)致NO濃度增大；

故答案為：b；溫度超過1000時，氨氣和氧氣反應(yīng)生成NO，導(dǎo)致NO濃度增大；

（2）相同時間內(nèi)生成的氮?dú)馕镔|(zhì)的量越多，則反應(yīng)速率越快，該反應(yīng)的活化能越低，根據(jù)圖知，化學(xué)反應(yīng)速率A>B>C，所以活化能大小順序?yàn)?/span>Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)；

故答案為：Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)；相同時間內(nèi)生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量越多，則反應(yīng)速率越快，該反應(yīng)的活化能越低；

（3）若在1L的密閉容器中充入1mol CO和1mol NO，在一定溫度下達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則可列出三段式：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

開始（mol/L）：1 1 0 0
變化（mol/L）：0.4 0.4 04 0.4

平衡（mol/L）：0.6 0.6 0.6 0.6
平衡時，v正= v逆，則k正·c2(NO)·c2(CO)= k逆·c(N2)·c2(CO2)，；

故答案為：。