Question

【题目】CO 还原脱硝技术可有效降低烟气中的NOx的排放量。回答下列问题：

I．CO 还原NO 的脱硝反应：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g) △H

（1）已知：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g) △H1=－226 kJ·mol-1

N2(g)＋2O2(g) 2NO2(g) △H2=＋68 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H3=＋183 kJ·mol-1

脱硝反应△H=____________ ，该反应向正反应方向自发进行的倾向很大，其原因是_____________，有利于提高NO 平衡转化率的条件是____________________（写出两条）。

（2）以Mn3O4 为脱硝反应的催化剂，研究者提出如下反应历程，将历程补充完整。

第一步：____________________；

第二步：3MnO2＋2CO＝Mn3O4＋2CO2

（3）在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO 和NO 混合气体，加入Mn3O4 发生脱硝反应，t0 时达到平衡，测得反应过程中CO2 的体积分数与时间的关系如右图所示。

①比较大小：a处v 正________b 处v 逆（填“＞”、“＜”或“=”）

②NO 的平衡转化率为_______。

II．T ℃时，在刚性反应器中发生如下反应：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g)，化学反应速率v =kPm(CO)Pn( NO2)，k 为化学反应速率常数。研究表明，该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示：

（4）若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa，反应t min时达到平衡，测得体系中P(NO)=b kPa，则此时v =___________ kPa·s-1（用含有a和b的代数式表示，下同），该反应的化学平衡常数Kp=_____（Kp是以分压表示的平衡常数）。

Answer 1

【答案】－750 kJ·mol-1 该反应为放热量大的反应 降温、升压、增大CO和NO的投料比等 Mn3O4＋2NO＝3MnO2＋N2 ＞ 80 % 9×10-5(a－b)2

【解析】

（1）根据盖斯定律计算；

（2）第一步和第二步的反应相加即可得到2CO＋2NO2CO2＋N2，故第一步反应为Mn3O4＋2NO＝3MnO2＋N2。

（3）①t0 时达到平衡，b 处v 逆=v 正，这个反应是从正反应方向建立平衡的，故a处v 正 >b 处v 逆。

② 根据平衡三段式法计算；

（4）根据平衡三段式法结合题中信息计算。

（1）根据盖斯定律①×2-[③×2-②]可得2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g) △H=－750 kJ·mol-1，由热化学方程式可知，该反应为放热量很大的反应，所以该反应向正反应方向自发进行的倾向很大，该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，故降温和升压都可以使平衡右移，有利于提高NO 的平衡转化率，故答案为：－750 kJ·mol-1；该反应为放热量大的反应；降温、升压。

（2）第一步和第二步的反应相加即可得到2CO＋2NO2CO2＋N2，故第一步反应为Mn3O4＋2NO＝3MnO2＋N2，故答案为：Mn3O4＋2NO＝3MnO2＋N2。

（3）①t0 时达到平衡，b 处v 逆=v 正，这个反应是从正反应方向建立平衡的，故a处v 正 >b 处v 逆，故答案为：>。

② 2CO＋ 2NO 2CO2＋ N2

起始（mol） 1 1 0 0

转化（mol） X X X 0.5X

平衡（mol） (1-X) (1-X) X 0.5X

X/ (1-X)+ (1-X)+ X +0.5X=0.5，X=0.8mol，所以NO 的平衡转化率为80 %，故答案为：80 %。

（4） CO(g)＋NO2(g) CO2(g) ＋ NO(g)

起始（kPa） a a 0 0

转化（kPa） X X X X

平衡（kPa）（a- b） （a- b） X=b X=b

Kp=，根据表格中数据，带入此式，v =k Pm(CO)Pn( NO2)，可求出k= v / Pm(CO)Pn( NO2) =0.009/(10×10)=9×10-5，所以t min时v =9×10-5(a－b)2，故答案为：9×10-5(a－b)2；。