Question

11．煙氣的脫硫（除SO₂）技術和脫硝（除NO_x）技術都是環境科學研究的熱點．
（1）煙氣脫硫、脫硝的環境意義是防止酸雨的發生．
（2）選擇性催化還原法的脫硝原理為：6NO_x+4x NH₃ $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$（3+2x）N₂+6xH₂O
①上述反應中每轉移3mol電子，生成標準狀況下N₂的體積為$\frac{16.8+11.2x}{x}$L．
②已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-483.6kJ•mol^-1
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-180.5kJ•mol^-1
則反應6NO（g）+4NH₃（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）的△H=-724.5kJ•mol^-1．
（3）目前，科學家正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1，脫硝率與溫度、負載率（分子篩中催化劑的質量分數）的關系如圖2所示．

①寫出該脫硝原理總反應的化學方程式：6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O．
②為達到最佳脫硝效果，應采取的條件是350℃、負載率3%．

Answer 1

分析 （1）硫的氧化物、氮的氧化物是形成酸雨的主要成因，煙氣脫硫、脫硝可以防止酸雨的發生；
（2）①反應中氨氣中的N元素由-3價升高為0價，據此計算轉移3mol電子參加反應的氨氣的物質的量，再根據方程式計算生成的氮氣，根據V=nV_m計算氮氣的體積；
②a、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-483.6kJ•mol^-1
b、N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
c、N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-180.5kJ•mol^-1
依據蓋斯定律計算，a×3-b×2-c×3得到反應的熱化學方程式；
（3）①圖1可知，在催化劑的作用下，C₂H₄與NO、O₂反應最終生成N₂、CO₂、H₂O，據此寫出反應的總方程式；
②為達到最佳脫硝效果，應滿足脫硝率高，負載率低，適宜的溫度．

解答 解：（1）煙氣脫硫、脫硝可以降低硫的氧化物、氮的氧化物含量，防止酸雨的發生，
故答案為：防止酸雨的發生；
（2）①反應中氨氣中的N元素由-3價升高為0價，化合價升高3價，澤爾轉移3mol電子參加反應的氨氣的物質的量為：$\frac{3mol}{3}$=1mol，根據方程式可知生成的氮氣的物質的量為：1mol×$\frac{3+2x}{4x}$=$\frac{3+2x}{4x}$mol，
氮氣的體積為：$\frac{3+2x}{4x}$mol×22.4L/mol=$\frac{16.8+11.2x}{x}$L，
故答案為：$\frac{16.8+11.2x}{x}$；
②a、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O （g）△H=-483.6kJ•mol^-1
b、N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
c、N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-180.5kJ•mol^-1
依據蓋斯定律計算，a×3-b×2-c×3得到反應的熱化學方程式為：6NO（g）+4NH₃（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）的△H=-724.5kJ•mol^-1
故答案為：-724.5kJ•mol^-1；
（3）①根據圖1可知，在催化劑的作用下，C₂H₄與NO、O₂反應最終生成N₂、CO₂、H₂O，反應總方程式為：6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O，
故答案為：6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O；
②由圖可知，b曲線的最高點處，脫硝率高，負載率低，溫度溫度適宜，適宜適合條件為350℃、負載率3%，
故答案為：350℃、負載率3%．

點評 本題以煙氣的脫硫和脫硝為載體，考查環境保護、氧化還原反應計算、方程式書寫等知識，題目難度中等，本題注意把握數據處理和圖象分析．