Question

20．氮氧化物排放是形成臭氧層空洞、酸雨、霧霾的重要成因之一．SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應原理為：4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0
（1）氮氧化物破壞臭氧層原理為：①NO+O₃?NO₂+O₂     ②NO₂+O?NO+O₂
常溫下反應①的平衡常數為K₁，反應②的平衡常數為K₂，則反應O₃+O?2O₂的平衡常數K=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．氮氧化物在該反應中的作用是催化劑．
（2）SCR法除NO時，投料比一定時有利于提高NO平衡轉化率的反應條件是降低溫度、減少壓強．該法可能發(fā)生副反應4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g），減少副反應的主要措施是選擇合適的催化劑、控制氧氣的用量．
（3）其他條件相同，在甲、乙兩種催化劑作用下，NO轉化率與溫度的關系如圖．
①工業(yè)上選擇催化劑乙的原因是低溫下有很強的催化活性；
②在催化劑甲作用下，圖中M點處（對應溫度為210℃）NO的轉化率一定不是（填“可能是”、“一定是”或“一定不是”）該溫度下的平衡轉化率．高于210℃時，NO轉化率降低的原因可能是催化劑活性降低，副反應增多．
（4）消除汽車尾氣中的NO時，可用尿素[（NH₂）₂CO]還原NO，既安全又高效，且產物都是空氣中含有的成分．與SCR法相比，等物質的量的尿素與氨氣可消除的NO物質的量之比為3：1．（不考慮副反應）

Answer 1

分析 （1）①NO+O₃?NO₂+O₂   反應①的平衡常數為K₁=$\frac{c（N{O}_{2}）c（{O}_{2}）}{c（NO）c（{O}_{3}）}$，②NO₂+O?NO+O₂ 反應②的平衡常數為K₂=$\frac{c（{O}_{2}）c（NO）}{c（N{O}_{2}）c（O）}$，反應O₃+O?2O₂的平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（{O}_{2}）}{c（{O}_{3}）c（O）}$，據此分析計算；
（2）SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應原理為：4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0，提高NO平衡轉化率改變條件使平衡正向進行；
減少副反應應使副反應4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）平衡逆向進行，結合化學平衡移動原理；
（3）①圖象中催化劑在低溫下NO轉化率大；
②甲催化劑隨溫度升高NO轉化率先增大后減小是因為催化劑在溫度高的條件下催化活性減��；高于210℃時，NO轉化率降低是催化劑活性降低；
（4）SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應原理為：4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0
尿素[（NH₂）₂CO]還原NO，既安全又高效，且產物都是空氣中含有的成分，反應的化學方程式為2（NH₂）₂CO+6NO=5N₂+2CO₂+4H₂O．

解答 解：（1）①NO+O₃?NO₂+O₂   反應①的平衡常數為K₁=$\frac{c（N{O}_{2}）c（{O}_{2}）}{c（NO）c（{O}_{3}）}$，②NO₂+O?NO+O₂ 反應②的平衡常數為K₂=$\frac{c（{O}_{2}）c（NO）}{c（N{O}_{2}）c（O）}$，反應O₃+O?2O₂的平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（{O}_{2}）}{c（{O}_{3}）c（O）}$，據此分析計算得到K=K₁•K₂，一氧化氮反應生成二氧化氮，二氧化氮反應又生成一氧化氮，說明氮氧化物在該反應中的作用是催化劑的作用，
故答案為：K₁•K₂；催化劑；
（2）SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應原理為：4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0，提高NO平衡轉化率改變條件使平衡正向進行；
反應為氣體體積增大的放熱反應，可以降低溫度、減小壓強使平衡正向進行，減少副反應應使副反應4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）平衡逆向進行，結合化學平衡移動原理分析，需要選擇合適的催化劑、控制氧氣用量促進4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0反應進行，避免副反應4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）進行，
故答案為：降低溫度、減小壓強；選擇合適的催化劑、控制氧氣用量；
（3）①圖象中曲線變化可知低溫下乙的催化作用強，工業(yè)上選擇催化劑乙的原因是低溫下有很強的催化活性，
故答案為：低溫下有很強的催化活性；
②甲催化劑隨溫度升高NO轉化率先增大后減小是因為催化劑在溫度高的條件下催化活性減小，在催化劑甲作用下，圖中M點處（對應溫度為210℃）NO的轉化率一定不是該溫度下的平衡轉化率，高于210℃時，NO轉化率降低是催化劑活性降低，副反應增多，
故答案為：一定不是；催化劑活性降低、副反應增多；
（4）SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應原理為：4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0
尿素[（NH₂）₂CO]還原NO，既安全又高效，且產物都是空氣中含有的成分，反應的化學方程式為2（NH₂）₂CO+6NO=5N₂+2CO₂+4H₂O，等物質的量的尿素與氨氣可消除的NO物質的量之比=12：4=3：1，
故答案為：3：1．

點評 本題考查了好像平衡影響因素、平衡常數計算、圖象分析判斷、催化劑作用的理解應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．