2．消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。(1)用活性炭还原法：某研究小组向某密闭容器中加入足量的活性炭和NO，发生反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)△H＝QkJ·mol－1 在T1℃下，反应进行到不同时间测得各物质的浓度部分数据如下： 时间(min) 浓度mol/L 0 10 20 30 40 50 NO 1.00 0.40 0.20 0.30 0.30 N2 0 0.40 0.60 0.60 CO2 0 0.60 0.60 ①0～10min 内，N2的平均反应速率υ(N2)=________，T1℃时，该反应的平衡常数K=_____。②30min 后，若只改变一个条件，反应重新达到平衡时各物质的浓度如上表所示，则改变的条件可能是____________(填字母)a.加入一定量的活性炭 b.改变反应体系的温度 c.缩小容器的体积 d.通入一定量的NO③若30min后升高温度至T2℃，重新达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为7∶3∶3，则该反应的△H______0(填“＞”、 “ ＝” 、或“＜” )(2)NH3催化还原法：原理如图所示①若烟气中c(NO2)：c(NO)=1∶1，发生如图甲所示的脱氮反应时，反应过程中转移1.5mol电子时放出的热量为113.8kJ，则发生该脱氮反应的热化学方程式为_____。②图乙是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂和相应温度分别为___；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是___。(3)直接电解吸收也是脱硝的一种方法。用6％的稀硝酸吸收NOx生成亚硝酸，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如图所示。①图中b应连接电源的_________(填“正极”或“负极”)。②将石墨电极设置成颗粒状的目是_____________________。③阳极的电极反应式为___________________。
(1)用活性炭还原法：某研究小组向某密闭容器中加入足量的活性炭和NO，发生反应：C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2(g)△H＝QkJ·mol－1 在T1℃下，反应进行到不同时间测得各物质的浓度部分数据如下：
时间(min) 浓度mol/L | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.40 |
| 0.20 | 0.30 | 0.30 |
N2 | 0 |
| 0.40 |
| 0.60 | 0.60 |
CO2 | 0 |
|
|
| 0.60 | 0.60 |
①0～10min 内，N2的平均反应速率υ(N2)=________，T1℃时，该反应的平衡常数K=_____。
②30min 后，若只改变一个条件，反应重新达到平衡时各物质的浓度如上表所示，则改变的条件可能是____________(填字母)
a.加入一定量的活性炭 b.改变反应体系的温度 c.缩小容器的体积 d.通入一定量的NO
③若30min后升高温度至T2℃，重新达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为7∶3∶3，则该反应的△H______0(填“＞”、 “ ＝” 、或“＜” )
(2)NH3催化还原法：原理如图所示
①若烟气中c(NO2)：c(NO)=1∶1，发生如图甲所示的脱氮反应时，反应过程中转移1.5mol电子时放出的热量为113.8kJ，则发生该脱氮反应的热化学方程式为_____。
②图乙是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂和相应温度分别为___；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是___。
(3)直接电解吸收也是脱硝的一种方法。用6％的稀硝酸吸收NOx生成亚硝酸，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如图所示。
①图中b应连接电源的_________(填“正极”或“负极”)。
②将石墨电极设置成颗粒状的目是_____________________。
③阳极的电极反应式为___________________。
题目解答
答案
②cd ③＜
(2)①2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)
2N2(g)+3H2O(g) ΔH=-455.2kJ/mol ②Mn，200℃ b~a段，温度较低，催化剂活性较低，脱氮反应速率较慢，反应还没达到化学平衡(反应限度)，随着温度升高反应速率变大，一定时间参与反应的氮氧化物变多，导致脱氮率逐渐升高
(3)①负极 ②增大吸收液与电极的接触面积，提高电解反应的效率 ③H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+(或NO2-+H2O-2e-=NO3-+2H+)
【解析】(1)①由图可得
，由同一反应中，物质的速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比，可知
；由题给表格可知，20min时N2的浓度为0.40mol/L，则NO的浓度为1.00mol/L-0.40mol/L×2=0.20mol/L，30min时NO的浓度为0.20mol/L，则20~30min时反应保持平衡状态，此时平衡常数K=
。故答案为：0.03mol·L-1·min-1；4；
②分析表中数据，30min后若只改变一个条件，反应重新达到平衡时各物质的浓度均为原平衡的1.5倍，据此进行分析：
a．活性炭为固体，加入一定量的活性炭，平衡不移动，a项不可能；
b．改变体系温度，平衡会移动，但不会导致NO、N2、CO2的浓度均增大，b项不可能；
c．缩小容器体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不移动，但物质的浓度都变大，c项可能；
d．通入一定量的NO，平衡向正反应方向移动，由于反应前后是气体体积不变的反应，达平衡后NO、N2、CO2的浓度均成比例增大，d项可能；
答案为：cd；
③设T2℃后重新达到平衡时，NO的浓度为7x，则此时的平衡常数K2=
，说明升高温度反应向逆反应方向移动，则反应的△H＜0，故答案为：＜；
(2)①由图知NH3催化还原法中，NH3被NO、NO2氧化成N2，NO、NO2做氧化剂，故反应方程式为：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)，每2molNH3反应过程中转移6mol电子，根据“反应过程中转移1.5mol电子时放出热量为113.8kJ”可知，转移6mol电子，放出热量=
，故该脱氮反应的热化学方程式为：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g) ΔH=-455.2kJ/mol；答案为：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g) ΔH=-455.2kJ/mol；
②由图乙可知，Mn作催化剂，在200℃时的脱氮率最高。Cr作催化剂，在450℃左右脱氮率最高，相比Mn做催化剂更节约能源，由此可知工业使用的最佳催化剂和相应温度为Mn，200℃；脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是开始温度较低，催化剂的活性较低，故脱氮反应速率较慢，随着温度升高，反应速率变大，一定时间参与反应的氮氧化物变多，导致脱氮率逐渐升高，故答案为：Mn，200℃；b～a段，温度较低，催化剂活性较低，脱氮反应速率较慢，反应还没达到化学平衡(反应限度)，随着温度升高反应速率变大，一定时间参与反应的氮氧化物变多，导致脱氮率逐渐升高；
(3)①由题意可知，在电解槽中亚硝酸发生氧化反应转变为硝酸，则生成气体的反应为还原反应，即b电极处发生还原反应，根据电解池原理，可知发生还原反应的为电解池的阴极，与电源的负极相连，故答案为：负极；
②增大反应物的接触面积能加快反应速率，故石墨电极为颗粒状，可增大接触面积，提高电解效率，答案为：增大吸收液与电极的接触面积，提高电解反应的效率；
③电极的阳极为氧化反应，即亚硝酸被氧化成硝酸，故电极反应方程式为：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+(或NO2-+H2O-2e-=NO3-+2H+)，答案为：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+(或NO2-+H2O-2e-=NO3-+2H+)。