Question

【題目】氮氧化物（NOx）造成酸雨、光化學煙霧、臭氧層破壞等危害，不僅破壞自然生態環境，而且嚴重危害人類健康。采用合適的還原劑能夠實現煙氣的高效脫硝。

（1）活性炭還原脫硝可防止氮氧化物污染，已知：

①N2（g）+O2（g）═2NO（g） △H1=+180.5kJmol-1

②2C（s）+O2（g）═2CO（g） △H2=-221.0kJmol-1

③2CO（g）+O2（g）═2CO2（g） △H3=-556.0kJmol-1

則反應C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）△H=__kJmol-1

（2）用活性炭對NO進行還原，采用相同質量不同粒徑的同種催化劑M和N，測量相同時間內煙氣的脫氮率，結果如圖所示。

①在M、N兩種不同粒徑催化劑作用下，出現M和N兩條不同的脫氮率與溫度的變化曲線的原因是___。

②判斷M曲線上最高點A點對應的脫氮率__（填“是“或“不是”）該溫度下的平衡脫氮率。

③25℃下，用NaOH溶液作捕提劑吸收產生的CO2，不僅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工產品。某次捕捉后得到pH=12的溶液，已知：25℃下Ka2（H2CO3）=5.6×10-11，試通過計算溶液中c（CO32-）：c（HCO3-）=__。

（3）在一恒容密閉容器中，使用某種催化劑對反應NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）△H＜0進行相關實驗探究。改變投料比（n0（SO2）：n0（NO2）]進行多組實驗（各次實驗的溫度可能相同，也可能不同），測定SO2的平衡轉化率[α（SO2）]。已知：KR=16，KZ=1，部分實驗結果如圖所示。

①如果要將圖中R點的平衡狀態改變為X點的平衡狀態，應采取的措施是__。

②圖中R、X、Y、Z四點對應的實驗溫度分別為TR、TX、TY，TZ通過計算選擇下列選項中兩個溫度相等是__（填標號）。

A．TR和TY B．TR和TZ C．TX和TZ D．TY和TZ

Answer 1

【答案】2NO（g）+C（s）CO2（g）+N2（g） △H=-569kJ/mol 催化劑粒徑越小，其與活性炭的接觸面積越大，就越容易被還原，需要的溫度較低 不是 56 升高溫度 CD

【解析】

(1)用焦炭還原NO生成無污染氣體，說明生成物是二氧化碳和氮氣，

①N2(g)+O2(g)═2NO(g) △H1=+180.5kJmol-1

②2C(s)+O2(g)═2CO(g) △H2=-221.0kJmol-1

③2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) △H3=-556.0kJmol-1

將方程式(②+③)-①得2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)

所以△H=(△H2+△H3)-△H1=(-221.0kJmol-1-556.0kJmol-1)-180.5kJmol-1=-569kJ/mol；

(2)①催化劑粒徑越小，其與活性炭的接觸面積越大，就越容易被還原，需要的溫度較低；

②根據催化劑N的曲線可知溫度升高時可以達到更高的脫氮率，而A點的溫度要比催化劑N的曲線最高點的溫度要低，該反應為放熱反應，降低溫度平衡右移，所以A點的對應溫度下的平衡脫氮率應該更大，所以A點不是對應溫度下的平衡脫氮率；

③pH=12 的溶液，由HCO3-CO32-+H+，可知K2(H2CO3)=5.6×10-11=，則c(CO32-)：c(HCO3-)=；

(3)①如果要將圖中R點的平衡狀態改變為X點的平衡狀態，平衡轉化率減小，平衡逆向進行，正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向進行；

②對應的實驗溫度分別為TR、TX、TY，TZ，溫度和平衡常數有關，結合圖中的數據，反應為：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，X點時，起始物料比=1.0，SO2的平衡轉化率為α(SO2)=50%，設起始時c(NO2)=c(SO2)=xmol/L，化學平衡常數為KX==1，所以KX=KZ=1，則TX=TZ，
Y點時，起始物料比為=1.5，SO2的平衡轉化率為α(SO2)=40%，設起始時c(SO2)=1.5ymol/L，c(NO2)=ymol/L，化學平衡常數為KY==1，所以KY=KZ=1，

則TY=TZ，所以選CD。