Question

【題目】大氣污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題。

（1）汽車尾氣中的CO、NOx、碳?xì)浠�合物是大氣污染物�?/span>

①使用稀土等催化劑能將CO、NO轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)。

已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1

2C(s)＋O2(g)=2CO(g)　 ΔH2＝－221 kJ·mol－1

C(s)＋O2(g)=CO2(g)　 ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1

寫出NO(g)與CO(g)催化轉(zhuǎn)化成N2(g)和CO2(g)的熱化學(xué)方程式：_____________________。

②醛類、O3、PAN(過氧硝酸乙酰)等污染物氣體和顆粒物所形成的煙霧稱為光化學(xué)煙霧。某研究性學(xué)習(xí)小組為模擬光化學(xué)煙霧的形成，用紫外線照射裝在密閉容器內(nèi)的被污染空氣樣品，所得物質(zhì)的濃度隨時間的變化如圖1所示。請你根據(jù)光化學(xué)煙霧的形成原理，對減少光化學(xué)煙霧的發(fā)生提出一個合理建議：________________________________。

圖1 圖2

（2）利用NH3催化還原氮氧化物(SCR技術(shù))是目前應(yīng)用廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。SCR技術(shù)的主要反應(yīng)之一為4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1627.2 kJ·mol－1。NO和NH3在有氧條件及Ag2O催化作用下，當(dāng)反應(yīng)溫度升高到550～700 ℃，NO轉(zhuǎn)化率明顯下降，NO2產(chǎn)率明顯上升(見圖2)的可能原因是__________________________。(用化學(xué)方程式表達)

（3）目前，科學(xué)家還在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝(NO)原理，其脫硝機理示意圖如圖3，脫硝率與溫度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖4所示。

圖3 圖4

①寫出該脫硝原理總反應(yīng)的化學(xué)方程式_____。（已知NO與C2H4體積比為3:1）

②為達到最佳脫硝效果，應(yīng)選擇的條件是_________________________________。

（4）NO(g)與CO(g)催化轉(zhuǎn)化成N2(g)和CO2(g)的反應(yīng)達到平衡后，20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如下圖5所示的變化，則改變的條件可能是________(填字母)。

A．加入催化劑　 B．降低溫度　 C．增加CO2的量 D．縮小容器體積

圖5 圖6

（5）在一定條件下，將SO2和NO2通入絕熱恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：SO2(g)+NO2(g) SO3(g) +NO(g)，正反應(yīng)速率隨時間變化如圖6所示。由圖可得出的正確結(jié)論是___(填字母)

A．反應(yīng)在c點達到平衡狀態(tài)

B．反應(yīng)物濃度：b點小于c點

C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量

D．△t1=△t2時，SO2的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段

Answer 1

【答案】2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5 kJ·mol－1 減少機動車有害尾氣的排放 4NH3＋7O24NO2＋6H2O 6NO＋3O2＋2C2H43N2＋4CO2＋4H2O 約為350 ℃、負(fù)載率3.0% B D

【解析】

（1）①N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1①

2C(s)＋O2(g)=2CO(g)　 ΔH2＝－221 kJ·mol－1②

C(s)＋O2(g)=CO2(g)　 ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1③

方程式③×2-②-①得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

所以△H=（-393.5kJ/mol）×2-（-221.0kJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5 kJ/mol，

故答案為：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ/mol；

②由圖可知，隨著時間的加長，烴類、氮的氧化物逐漸轉(zhuǎn)化為醛、PAN、臭氧，會形成光化學(xué)煙霧，減少光化學(xué)煙霧的發(fā)生，可減少氮的氧化物的排放，如減少機動車有害尾氣的排放；

（2）反應(yīng)4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1627.2 kJ·mol－1是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動，溫度升高時還會發(fā)生氨氣的催化氧化反應(yīng)生成NO2，反應(yīng)方程式：4NH3＋7O24NO2＋6H2O；

(3) ①根據(jù)圖3可以知道，在催化劑的作用下，C2H4與NO、O2反應(yīng)最終生成N2、CO2、H2O，乙烯與NO的體積比為1:3，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)總方程式為6NO+3O2+ 2C2H43N2+4CO2+4H2O；

②由圖可以知道，b曲線的最高點處，脫硝率高，負(fù)載率低，適宜的條件為約為350 ℃、負(fù)載率3.0%；

(4) A.加入催化劑，反應(yīng)速率加快，平衡不移動，N2濃度不可能增大，A不可能；

B.降低溫度，平衡正向移動，N2濃度增大，反應(yīng)速率減慢，B可能；

C.增加CO2的量，平衡逆向移動，N2濃度減小，C不可能；

D.縮小容器體積，瞬間N2濃度增大，D不可能；

答案選B。

(5)A、反應(yīng)在c點時υ正達最大值，隨后υ正逐漸減小，并非保持不變，故c點時反應(yīng)未達平衡狀態(tài)，選項A錯誤；

B、開始時通入SO2和NO2，反應(yīng)由正反應(yīng)方向開始，故b點反應(yīng)物的濃度大于c點，選項B錯誤；

C、在c點之前，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，容器的容積保持不變，υ正逐漸增大說明反應(yīng)的溫度逐漸升高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，選項C錯誤；

D、由υ正變化曲線可知，a～b段的正反應(yīng)速率小于b～c段的正反應(yīng)速率，Δt1＝Δt2時，a～b段消耗SO2的物質(zhì)的量小于b～c段，故a～b段SO2的轉(zhuǎn)化率小于b～c段，選項D正確。

答案選D。