Question

【題目】大氣污染越來越成為人們關(guān)注的問題，煙氣中的 NOx 必須脫除(即脫硝)后才能排放。

(1)已知：CH4(g)＋2O2 (g)===CO2(g)＋2H2O(1) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1；N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180 kJ·mol－1；CH4 可用于脫硝，其熱化學(xué)方程式為：CH4(g)＋4NO(g)=CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(1)，ΔH＝_____。

(2)C2H4 也可用于煙氣脫硝。為研究溫度、催化劑中 Cu2＋負(fù)載量對 NO 去除率的影響，控制其它條件一定，實驗結(jié)果如圖 所示。為達(dá)到最高的 NO 去除率，應(yīng)選擇的反應(yīng)溫度和 Cu2＋負(fù) 載量分別是_____。

(3)臭氧也可用于煙氣脫硝。一種臭氧發(fā)生裝置原理如圖 所示。陽極(惰性電極)的電極反應(yīng) 式為_____。

(4) NO 直接催化分解(生成 N2 與 O2)也是一種脫硝途徑。在不同條件下， NO 的分解產(chǎn)物不同。在高壓下，NO 在 40 ℃下分解生成兩種化合物， 體系中各組分物質(zhì)的量隨時間變化曲線如圖 所示。寫出 Y 和 Z 的化 學(xué)式： _____。

Answer 1

【答案】－1250.3kJ·mol1 350℃左右、3% 3H2O－6e=O3↑＋6H+ N2O、NO2

【解析】

（1）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJmol-1，②N2（g）+O2（g）═2NO（g） △H=+180kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律：①-2×②得CH4（g）+4NO（g）═CO2（g）+2N2（g）+2H2O（l），據(jù)此計算；

（2）根據(jù)圖象找出NO去除率最高時對應(yīng)的溫度和催化劑中Cu2+負(fù)載量；

（3）酸性條件下，水在陽極失電子生成臭氧；

（4）NO在40℃下分解生成兩種化合物，根據(jù)元素守恒可知生成的為N的氧化物，由圖象可知3molNO生成兩種氮的氧化物各為1mol，根據(jù)原子守恒判斷產(chǎn)物。

（1）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）；△H=-890.3kJmol-1，②N2（g）+O2（g）═2NO（g）；△H=+180kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律：①-2×②得CH4（g）+4NO（g）═CO2（g）+2N2（g）+2H2O（l），△H=-890.3kJmol-1-2×（+180kJmol-1）=-1250.3 kJmol-1，故答案為：-1250.3 kJmol-1；

（2）由圖1可知在350℃左右，催化劑中Cu2+負(fù)載量為3%時，NO去除率最高，故答案為：350℃左右、3%；

（3）酸性條件下，水在陽極失電子生成臭氧，生成1mol臭氧轉(zhuǎn)移6mol電子，則電極方程式為：3H2O-6e-═O3↑+6H+，故答案為：3H2O-6e-═O3↑+6H+；

（4）NO在40℃下分解生成兩種化合物，根據(jù)元素守恒可知生成的為N的氧化物，氮元素的氧化物有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5，由圖象可知3molNO生成兩種氮的氧化物各為1mol，其反應(yīng)方程式為：3NO=Y+Z，根據(jù)原子守恒可知為N2O、NO2，故答案為：N2O、NO2。