Question

【题目】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。回答下列问题：

（1）已知2NO(g) +O2(g)-2NO2(g) △H的反应历程分两步：

①2NO( g )N2O2 (g)( 快 ) △H1<0，v1正=k1正c2(NO)，v1逆=k1逆c2(N2O2)

②N2O2 (g)+ O2 (g) 2NO2(g)(慢) △H2<0，v2正=k2正c2(N2O2)c(O2)，v2逆=k2逆c2(NO2)

比较反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小: E1__ E2 (填“>”、“<”或“=”) 其判断理由是__________；2NO(g) +O2(g)2NO2(g) 的平衡常数K与上述反应速率常数k1正、k1逆、k2正、 k2逆的关系式为_______；已知反应速率常数k随温度升高而增大，若升高温度后k2正、 k2逆分别增大a倍和b倍，则a____b (填“>”、“<”或“=”)；一定条件下，2NO (g)+O2(g) 2NO2 (g)达平衡后，升高到某温度，再达平衡后v2正较原平衡减小，根据上述速率方程分析，合理的解释是_________________。

（2）①以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO)，其脱硝机理如左下图所示，若反应中n(NO): n(O2) =2 ：1，则总反应的化学方程式为_______________；脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数) 的关系如右下图，为达到最佳脱硝效果，应采用的条件是________________。

②用NO可直接催化NO分解生成N2、O2，将其反应机理补充完整(Vo代表氧空穴)：

2Ni2++2Vo+2NO→2Ni3++2O-+N2 2O-→O2-+1/2O2+Vo ______________

（3）电解NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示，阴极的电极反应式为______________。

Answer 1

【答案】 ＜ 活化能越大，一般分子成为活化分子越难，反应速率越慢 ＜ 温度升高，反应①、②的平衡均逆移，由于反应①的速率大，导致c(N2O2)减小且其程度大于k2正和c(O2)增大的程度，使三者的乘积即v2正减小 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 350℃、负载率3.0% 2Ni3+ + O2-→2Ni2+ +VO+O2 NO + 6H+ +5e- = NH4+ + H2O

【解析】（1）①2NO(g)N2O2(g)(快)，②N2O2(g)+ O2(g) 2NO2(g)(慢) ，活化能越大，一般分子成为活化分子越难，反应速率越慢，则反应①的活化能E1＜反应②的活化能E2；①2NO(g)N2O2(g)(快) △H1<0，v1正=k1正c2(NO)，v1逆=k1逆c2(N2O2)，②N2O2(g)+ O2(g) 2NO2(g)(慢) △H2<0，v2正=k2正c2(N2O2)c(O2)，v2逆=k2逆c2(NO2)，而目标反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g）的△H=①+②=△H1+△H2，由反应达平衡状态，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正×v2正=v1逆×v2逆，即k1正c2（NO）×k2正c（N2O2）c（O2）=k1逆c（N2O2）×k2逆c2（NO2），则K==；该反应为放热反应，温度升高，反应②的平衡逆移，k2正＜k2逆，即a＜b；2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)为放热反应，温度升高，反应①、②的平衡均逆移，由于反应①的速率大，导致c(N2O2)减小且其程度大于k2正和c(O2)增大的程度，使三者的乘积即v2正减小，故答案为：＜；活化能越大，一般分子成为活化分子越难，反应速率越慢； ；＜；温度升高，反应①、②的平衡均逆移，由于反应①的速率大，导致c(N2O2)减小且其程度大于k2正和c(O2)增大的程度，使三者的乘积即v2正减小；

（2）①根据图示可知，在催化剂的作用下，C2H4与NO、O2反应最终生成N2、CO2、H2O，反应中n(NO):n(O2) =2：1，反应总方程式为6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O，由图可知，b曲线的最高点处，脱硝率高，负载率低，适宜的温度，适合条件为350℃、负载率3%，故答案为：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；350℃、负载率3.0%；

②用NO可直接催化NO分解生成N2、O2，反应的总反应为2NOO2+N2，根据反应原理，Ni2+为催化剂，用总反应-（2Ni2++2Vo+2NO→2Ni3++2O-+N2）-（2O-→+O2-+1/2O2+Vo)得：2Ni3+ + O2-→2Ni2+ +VO+O2，故答案为：2Ni3+ + O2-→2Ni2+ +VO+O2；

（3）电解NO制备NH4NO3，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，故答案为：NO + 6H+ +5e- = NH4+ + H2O。