Question

【题目】大气污染越来越成为人们关注的问题，烟气中的 NOx 必须脱除(即脱硝)后才能排放。

(1)已知：CH4(g)＋2O2 (g)===CO2(g)＋2H2O(1) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1；N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180 kJ·mol－1；CH4 可用于脱硝，其热化学方程式为：CH4(g)＋4NO(g)=CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(1)，ΔH＝_____。

(2)C2H4 也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中 Cu2＋负载量对 NO 去除率的影响，控制其它条件一定，实验结果如图 所示。为达到最高的 NO 去除率，应选择的反应温度和 Cu2＋负 载量分别是_____。

(3)臭氧也可用于烟气脱硝。一种臭氧发生装置原理如图 所示。阳极(惰性电极)的电极反应 式为_____。

(4) NO 直接催化分解(生成 N2 与 O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下， NO 的分解产物不同。在高压下，NO 在 40 ℃下分解生成两种化合物， 体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图 所示。写出 Y 和 Z 的化 学式： _____。

Answer 1

【答案】－1250.3kJ·mol1 350℃左右、3% 3H2O－6e=O3↑＋6H+ N2O、NO2

【解析】

（1）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJmol-1，②N2（g）+O2（g）═2NO（g） △H=+180kJmol-1，根据盖斯定律：①-2×②得CH4（g）+4NO（g）═CO2（g）+2N2（g）+2H2O（l），据此计算；

（2）根据图象找出NO去除率最高时对应的温度和催化剂中Cu2+负载量；

（3）酸性条件下，水在阳极失电子生成臭氧；

（4）NO在40℃下分解生成两种化合物，根据元素守恒可知生成的为N的氧化物，由图象可知3molNO生成两种氮的氧化物各为1mol，根据原子守恒判断产物。

（1）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）；△H=-890.3kJmol-1，②N2（g）+O2（g）═2NO（g）；△H=+180kJmol-1，根据盖斯定律：①-2×②得CH4（g）+4NO（g）═CO2（g）+2N2（g）+2H2O（l），△H=-890.3kJmol-1-2×（+180kJmol-1）=-1250.3 kJmol-1，故答案为：-1250.3 kJmol-1；

（2）由图1可知在350℃左右，催化剂中Cu2+负载量为3%时，NO去除率最高，故答案为：350℃左右、3%；

（3）酸性条件下，水在阳极失电子生成臭氧，生成1mol臭氧转移6mol电子，则电极方程式为：3H2O-6e-═O3↑+6H+，故答案为：3H2O-6e-═O3↑+6H+；

（4）NO在40℃下分解生成两种化合物，根据元素守恒可知生成的为N的氧化物，氮元素的氧化物有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5，由图象可知3molNO生成两种氮的氧化物各为1mol，其反应方程式为：3NO=Y+Z，根据原子守恒可知为N2O、NO2，故答案为：N2O、NO2。