Question

【题目】脱硝通常指将烟气中的氮氧化物(NOx)转化为无害的物质。

（1）选择性催化还原技术(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术，即在金属催化剂作用下，用还原剂(如NH3)选择性地与NOx反应生成N2和H2O。

①已知：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.5kJ mol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180kJ mol-1

完成该方法中主要反应的热化学方程式：

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H=____________。

该方法应控制反应温度在315～400℃之间，反应温度不宜过低也不宜过高的原因是_________________。

②氨氮比[]会直接影响该方法的脱硝率，350℃时，只改变氨气的投放量，反应物X的转化率与氨氮比的关系如左下图所示，则X是______________(填化学式)。氨氮比由0.5增加到1.0时，脱硝主要反应的平衡将向_____________方向移动。当>1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是__________________。

(2)直接电解吸收也是脱硝的一种方法，用6%的稀硝酸吸收NOx生成HNO2(—元弱酸)，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如右上图所示。

①图中b应连接电源的_____________(填“正极”或“负极”)。

②阳极的电极反应式为________________。

Answer 1

【答案】 -1625.5kJ·mol-1 温度过低，反应速率小；温度过高，使脱硝主要反应的平衡向逆反应方向移动，脱硝率降低 NH3 正反应 过量氨气与氧气反应生成NO 负极 H2O+HNO2-2e=NO3-+3H+

【解析】(1)①已知：①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJmol-1，②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180kJmol-1，根据盖斯定律①-②×4可得：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=(-905.5kJmol-1)-(+180kJmol-1)×4=-1625.5kJ/mol；故答案为：-1625.5kJ/mol；

②该方法应控制反应温度在315～400℃之间，反应温度不宜过低也不宜过高，温度越高反应速率越快，温度过低，反应速率小，温度过高，使脱硝的主要反应的平衡向逆方向移动，脱硝率降低；故答案为：温度过低，反应速率小，温度过高，使脱硝的主要反应的平衡向逆方向移动，脱硝率降低；

③氨氮比[]越大，则氨气的物质的量越大，氨气的转化率越小，由图可知，随着氨气的浓度的增大，X的转化率减小，所以X为NH3；氨氮比增大，即氨气的浓度增大，平衡正向移动，所以氨氮比由0.5增加到1.0时，脱硝主要反应的平衡将向正反应方向移动；当＞1.0时，氨气与氧气的反应生成NO，所以烟气中NO浓度增大；故答案为：NH3；正反应；过量氨气与氧气反应生成NO；

(2)①a电极上亚硝酸失电子生成硝酸，b电极上氢离子得电子生成氢气，所以a为阳极，b为阴极，则b与电源的负极相连；故答案为：负极；

②阳极上亚硝酸失电子生成硝酸，其电极方程式为：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+；故答案为：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+。