Question

【題目】SCR法是工業上消除NOx的常用方法，其原理為：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) △H<0。

（1）NOx破壞臭氧層原理為：①NO+O3NO2+O2 K1 ②NO2+ONO+O2 K2;則O3+O2O2的K=__________(用K1、K2表示)，NOx在該反應中的作用是________。

（2）SCR法除NO時，投料比一定時利于提高NO平衡轉化率的反應條件是________、________。該法可能發生副反應4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)，減小副反應的主要措施是______、________。

（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工業上選擇催化劑乙的原因是__________；

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________（填“可能是”、“一定是”或“一定不是”）該溫度下的平衡轉化率。

（4）消除汽車尾氣中的NO時，可用CO(NH2)2還原NO，與SCR法相比，等物質的量的CO(NH2)2與NH3可消除的NO物質的量之比為_________。（不考慮副反應）

Answer 1

【答案】 K1·K2 催化劑 降低溫度 減小壓強 選擇合適的催化劑 控制O2用量 低溫下有很強的催化活性（或在較大的溫度范圍內有較高催化活性） 一定不是 3:1

【解析】（1）已知：①NO+O3NO2+O2 K1

②NO2+ONO+O2 K2

則根據蓋斯定律可知①+②即得到O3+O2O2，所以該反應的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；（2）提高NO平衡轉化率改變條件使平衡正向進行，由于反應4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H＜0是放熱的體積增加的可逆反應，所以可以降低溫度、減小壓強使平衡正向進行；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；（3）①圖象中曲線變化可知低溫下乙的催化作用強，工業上選擇催化劑乙的原因是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；（4）SCR法是工業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[CO(NH2)2]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2CO(NH2)2+6NO=5N2+2CO2+4H2O，所以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。