Question

【题目】NO、NO2等氮氧化物的消除和再利用有多种方法。

（1）活性炭还原法：某研究小组向某密闭容器中加入足量的活性炭和NO，发生反应：C(s)+2NO(g) N2(g)+ CO2(g) △H = Q kJ·mol-1，在T℃下，反应进行到不同时间测得各物质的浓度部分数据如下：

	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内，N2的平均反应速率v(N2)= ___________ .

②30min后，若只改变一个条件，反应重新达到平衡时各物质的浓度如上表所示，则改变的条件可能是 ____ (填序号).

a.加入一定量的活性炭 b.改变反应体系的温度

c.缩小容器的体积 d.通入一定量的NO e.使用催化剂

（2）NH3催化还原法：原理如图所示。

①若烟气中c(NO2) ：c(NO)=1 ：1，发生图甲所示的脱氮反应时，每转移1.5mol电子放出的热量为113.8kJ，则发生该脱氮反应的热化学方程式为__________________.

②图乙是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂和相应温度分别为_____________；使用Mn作催化剂时，脱氮率b-a 段呈现如图变化的可能原因是__________（答1点）.

（3）直接电解吸收法：先用6%的稀硝酸吸收NOx，生成HNO2（弱酸），再将吸收液导入电解槽中进行电解，使之转化为硝酸，则阳极的电极反应式为________________.

（4）NO2与N2O4之间存在转化：N2O4(g) 2NO2(g)，将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中。

①己知N2O4的起始压强p0为108 kPa，325℃时，N2O4的平衡转化率为40%，则该温度下反应的平衡常数为：Kp=________kPa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×各物质的量分数，保留一位小数）.

②在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)=k1p(N2O4)，v(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。相应的速率－压强关系如图所示，在图标出的点中，能表示反应达到平衡状态的点为______。

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，随着温度升高，催化剂活性增大，反应速率增大，导致脱氮率逐渐升高 HNO2 – 2e- + H2O = 3H+ + NO3- 115.2 B点与D点

【解析】

根据速率公式v=△c/△t确定v(NO)，根据速率之比就等于化学反应计量数之比确定N2的平均反应速率；根据影响化学平衡的因素知：改变固体和加催化剂不影响平衡移动；改变体系的温度，不能同时使三者的浓度都升高，即可出答案；根据转移电子数和放出的热量关系即可完成热化学反应方程式。

①由图表知0~10min内NO 的反应速率为v(NO)=(1.0-0.4)/10=0.06mol/(Lmin),结合C(s)+2NO(g) N2(g)+ CO2(g)知N2的平均反应速率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)浓度都增大了，所以，a.加入一定量的活性炭，b.改变反应体系的温度e.使用催化剂都答不到同时使三种气体的浓度都增大；c.缩小容器的体积反应物，生成物浓度都增大， d.通入一定量的NO，使平衡正向移动， 反应重新达到平衡时各物质的浓度都增大，故答案：cd.

（2）NH3催化还原法由如图可知反应方程式为：2 NH3(g) + NO(g) + NO2(g) 2N2(g) + 3H2O(g)。此反应转移6mol电子，由已知每转移1.5mol电子放出的热量为113.8kJ。所以该脱氮反应的热化学方程式为：2 NH3(g) + NO(g) + NO2(g) 2N2(g) + 3H2O(g) △H = - 455.2 kJ/mol。

②由图乙知Mn在200℃左右时脱氮率最高，催化效果最好，脱氮率b-a 段呈现如图变化的可能原因是b～a段，随着温度升高，催化剂活性增大，反应速率增大，导致脱氮率逐渐升高。

（3）电解HNO2（弱酸），阳极上NO2-放电，生成NO3-，则阳极的电极反应式为HNO2 – 2e- + H2O = 3H+ + NO3- ；答案：HNO2 – 2e- + H2O = 3H+ + NO3-。

（4）NO2与N2O4之间存在转化： g) 2NO2(g)，将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中。

①己知N2O4的起始压强p0为108 kPa，325℃时，N2O4的平衡转化率为40%，结合三段式知平衡时各物质的压强为：P(N2O4)= kPa, = kPa则该温度下反应的平衡常数为：Kp= P2(NO2)/ P(N2O4)= 86.42/64.8=115.2 kPa。答案：115.2 kPa。

②化学平衡常数Kp= P2(NO2)/ P(N2O4),二者的反应速率之比等于其计量数之比,
所以v(NO2)：v(N2O4)= k2p2(NO2)：k1p(N2O4)=2:1化学平衡常数Kp= P2(NO2)/ P(N2O4)=,
则K1=1/2K2KP,满足平衡条件v(NO2)=2v(N2O4)即为平衡点, B点与D点点的压强之比等于其反应速率之比为1:2,所以B点与D点为平衡点。答案：B点与D点。