Question

【題目】工業(yè)煙氣中去除氮氧化物的過程稱為“脫硝”，某脫硝反應的平衡常數(shù)表達式為：K=，已知該反應的正反應為放熱反應。

（1）欲使該反應的K值增大，可采取的措施是___。

（2）400℃，在某恒容密閉容器中發(fā)生上述反應。測得部分物質(zhì)濃度與時間的關(guān)系如圖1所示。___分鐘后，該反應的正逆反應速率相等；前4min內(nèi)用O2表示的平均反應速率v(O2)=___。

（3）保持其他條件不變，探究的比值對NO轉(zhuǎn)化率的影響，結(jié)果如圖2所示，當＜1時，NO轉(zhuǎn)化率隨著該比值的上升而上升，原因是___（用平衡移動原理解釋）；當＞1后，由于氨氣發(fā)生副反應導致煙氣中NO濃度增大，使得轉(zhuǎn)化率下降，這個副反應可以是___（用化學方程式表示）。

（4）煙氣脫硝的另一途徑是電解NO：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3。為得到純凈的NH4NO3，向上述所得溶液中通入適量NH3，濃度增大的離子有___；所得溶液稀釋后可給莊稼施肥，稀釋時將___（選填“增大”、“不變”或“減小”），理由是___。

Answer 1

【答案】降低溫度 12 0.025mol/(L·min) 該比值增大相當于反應物NH3濃度增大，平衡正向移動，所以NO轉(zhuǎn)化率增大 4NH3+5O24NO+6H2O或4NH3+3O22N2+6H2O NH4+和OH- 減小 稀釋促進了NH4+水解，使得c(NH4+)減小程度大于c(NO3-)，所以該比值減小

【解析】

根據(jù)脫硝反應的平衡常數(shù)表達式為K=，則反應的化學方程式為4NO+4NH3+O24N2+6H2O，△H＜0。

(1)該反應為氣體的物質(zhì)的量增大的放熱反應，結(jié)合K的影響因素分析解答；

(2)根據(jù)圖象，12分鐘后該反應的正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)；根據(jù)圖象，a減小0.4 mol/L，b增大0.4 mol/L，結(jié)合反應方程式4NO+4NH3+O24N2+6H2O可知，a表示NO或NH3，b表示N2，首先計算前4min內(nèi)用NO表示的平均反應速率再計算v(O2)；

(3)當＜1時，比值增大相當于反應物NH3濃度增大；當＞1后，由于氨氣發(fā)生副反應導致煙氣中NO濃度增大，說明反應生成了NO或NO沒有被氨氣還原，據(jù)此分析解答；

(4)根據(jù)8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，為得到純凈的NH4NO3，向反應后的溶液中通入適量NH3，硝酸與氨氣反應生成硝酸銨，同時溶液的酸性減弱；稀釋硝酸銨溶液，促進銨根離子水解，據(jù)此分析解答。

(1)某脫硝反應的平衡常數(shù)表達式為：K=，則反應的化學方程式為4NO+4NH3+O24N2+6H2O，△H＜0，為氣體的物質(zhì)的量增大的放熱反應，欲使該反應的K值增大，可以降低溫度，故答案為：降低溫度；

(2)根據(jù)圖象，12分鐘后該反應的正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)；根據(jù)圖象，a減小0.4 mol/L，b增大0.4 mol/L，結(jié)合反應方程式4NO+4NH3+O24N2+6H2O可知，a表示NO或NH3，b表示N2，則前4min內(nèi)用NO表示的平均反應速率v(NO)==0.1 mol/(L·min)，則v(O2)= v(NO) =0.025mol/(L·min)，故答案為：12；0.025mol/(L·min)；

(3)根據(jù)圖象，當＜1時，比值增大相當于反應物NH3濃度增大，平衡正向移動，所以NO轉(zhuǎn)化率增大，當＞1后，由于氨氣發(fā)生副反應導致煙氣中NO濃度增大，使得轉(zhuǎn)化率下降，說明反應生成了NO或NO沒有被氨氣還原，發(fā)生的副反應可能是4NH3+5O24NO+6H2O或4NH3+3O22N2+6H2O，故答案為：該比值增大相當于反應物NH3濃度增大，平衡正向移動，所以NO轉(zhuǎn)化率增大；4NH3+5O24NO+6H2O或4NH3+3O22N2+6H2O；

(4)煙氣脫硝的另一途徑是電解NO：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3。為得到純凈的NH4NO3，向上述所得溶液中通入適量NH3，硝酸與氨氣反應生成硝酸銨，同時溶液的酸性減弱，因此濃度增大的離子有NH4+和OH-；所得溶液稀釋后可給莊稼施肥，稀釋時，促進銨根離子水解，使得c(NH4+)減小程度大于c(NO3-)，將減小，故答案為：NH4+和OH-；減��；稀釋促進了NH4+水解，使得c(NH4+)減小程度大于c(NO3-)，所以該比值減小。