Question

【题目】脱硝通常指将烟气中的氮氧化物(NOx)转化为无害的物质。

（1）选择性催化还原技术(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术，即在金属催化剂作用下，用还原剂(如NH3)选择性地与NOx反应生成N2和H2O。

①已知:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.5kJ·mol-1

N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+l80kJ mol-1

完成该方法中主要反应的热化学方程式：

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) △H=___________。

该方法应控制反应温度在315400℃之间，反应温度不宜过低也不宜过高的原因是___________。

③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]会直接影响该方法的脱硝率，350℃时，只改变氨气的投放量，反应物X的转化率与氨氮比的关系如下图所示，则X是______ (填学式)。氨氮比由0.5增加到1.0时，脱硝主要反应的平衡将向____方向移动。当[n(NH3)/n(NO)>1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是_____。

（2）直接电解吸收也是脱硝的一种方法，用6%的稀硝酸吸收NOx生成HNO2(—元弱酸)，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如上右图所示。①图中b应连接电源的______（填“正极”或“负极”)。②a电极反应式为__________。

Answer 1

【答案】 -1625.5 kJ mol-1 温度过低，反应速率小；温度过离，使脱硝主要反应的平衡向逆反应方向移动，脱硝率降低 NH3 正反应 过量氨气与氧气反应生成NO 负极 H2O+HNO2-2e-==NO3-+3H+

【解析】试题分析：（1）①根据盖斯定律计算4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)的焓变；②根据反应速率和反应限度，分析应控制反应温度在315400℃之间的原因；③两种反应物，增加一种物质的投料量，能提高另一种物质的平衡转化率，自身的平衡转化率减小；增加反应物，平衡将向正方向移动；当[n(NH3)/n(NO)>1.0时，过量的氨气被催化氧化为NO；（2）HNO2转化为硝酸，发生氧化反应，所以a是阳极，b是阴极；

解析：（1）

4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.5kJ·mol-1 ①

N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+l80kJ mol-1②

根据盖斯定律，①－②×4得4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H= -905.5kJ·mol-1－l80kJ mol-1×4= -1625.5 kJ mol-1；

②温度过低，反应速率小；温度过离，使脱硝主要反应的平衡向逆反应方向移动，脱硝率降低，所以反应温度在315400℃之间；

③两种反应物，增加一种物质的投料量，能提高另一种物质的平衡转化率，自身的平衡转化率减小；增加氨气的投放量，X转化率降低，所以X是氨气；增加反应物，平衡将向正方向移动，所以氨氮比由0.5增加到1.0时，脱硝主要反应的平衡将向正方向移动；当[n(NH3)/n(NO)>1.0时，氨气过量，过量的氨气被催化氧化为NO，所以NO浓度增大；

（2）电解将HNO2转化为硝酸，发生氧化反应，所以a是阳极，b是阴极，b连接电源的负极；阳极的电极反应式为H2O+HNO2-2e-==NO3-+3H+。