C.当投料比m=2时,NO转化率是CO转化率的2倍 D.汽车排气管中的催化剂可提高NO的平衡转化率
③随着温度的升高,不同投料比下CO的平衡转化率趋于相近的原因为________。
(2)若反应2NO(g)+2CO(g) = N2(g)+2CO2(g)的正、逆反应速率可表示为:v正=k正·c2(NO) ·c2(CO);v逆=k逆·c (N2) ·c2(CO2), k正、k逆分别为正、逆反应速率常数, 仅与温度有关。一定温度下,在体积为1L的容器中加入2molNO和2molCO发生上述反应,测得CO和CO2物质的量浓度随时间的变化如图2所示,则a点时v正∶v逆=________。
(3)工业生产排放的烟气中同时存在SO2、NOx和CO,利用它们的相互作用可将SO2、NOx还原成无害物质,一定条件下得到以下实验结果。图3为298K各气体分压(气体的物质的量分数与总压的乘积)与CO物质的量分数的关系,图4为CO物质的量分数为2.0%时,各气体分压与温度的关系。
下列说法不正确的是________(填字母)。
A.不同温度下脱硝的产物为N2,脱硫的产物可能有多种 B.温度越高脱硫脱硝的效果越好 C.NOx比SO2更易被CO还原
D.体系中可能发生反应:2COS = S2+2CO;4CO2+S2 = 4CO+2SO2
(4)NH3催化还原氮氧化物是目前应用最广泛的烟气脱硝技术。用活化后的V2O5作催化剂,NH3将NO还原成N2的一种反应历程如图5所示,则总反应方程式为________。
(5)用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图6所示,则阴极的电极反应式为____。
【答案】< AB 温度较高时,温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响 160:1 B 4NH3+4NO+O2【解析】 【分析】
V2O5 4N2+6H2O 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O
(1)①由图象可知,起始投料比m一定时,CO的平衡转化率随温度的升高而降低;
②A.起始投料比m一定时,而反应中NO、CO的变化量相同,体系中CO2和CO物质的量浓度之比保持不变,即体系中CO2、CO物质的量浓度不变,据此判断; B.由图象可知,温度一定时,增大NO浓度,CO转化率增大;
C.根据转化率α=变化量与起始量的比值和反应中NO、CO的变化量相同分析判断; D.催化剂不能改变反应进程,只改变反应速率;
③由图象可知,不同投料比下CO的平衡转化率趋于相近,主要原因是温度的影响起主导作用,投料比不同的影响为次要因素;
(2)反应达到平衡时v正=k正?c2(NO)c2(CO)=v逆=k逆?c(N2)c2(CO2),则平衡常数K= 三段式计算平衡常数K和a点时各物质的浓度,代入v正、v逆计算v正:v逆;
(3)A.由图可知,NOx还原成无害物质为氮气,脱硫的产物可能有多种,与温度有关; B.温度高于1000℃时二氧化硫的含量增大,说明温度越高不利于脱硫;
C.根据图3,随CO物质的量分数增大,还原NOx生成氮气曲线斜率变化比较小,而还原SO2需要CO物质的量分数较大时才能将SO2从烟气中分离;
D.根据图4,COS分压曲线随温度升高减小,S2、CO分压增大,继续升高温度,S2、CO2分压减小,CO分压增大;
(4)用活化后的V2O5作催化剂,NH3将NO 还原成N2,同时生成水,原子守恒配平书写化学方程式; (5) 阴极通入的SO32-发生得电子的还原反应生成S2O42-。 【详解】
(1)①由图象可知,起始投料比m一定时,温度越高,CO的平衡转化率越低,即升高温度平衡逆向移动,所以正反应放热,即△H<0;
②A.反应正向进行时CO2增多而CO减少,说明未达到平衡时二者比值会变,所以体系中CO2和CO物质的量浓度之比保持不变,反应达到平衡状态,故A正确;
B.由图象可知,温度一定时,增大NO浓度,CO转化率增大,即起始投料比m越大时,CO转化率越大,所以投料比:m1>m2>m3,故B正确;
C.由反应计量关系可知,反应中NO、CO的变化量相同,平衡转化率α=
K正,结合反应K逆消耗量×100%,所以平衡转化
起始量率与起始量成反比,即投料比m=2时CO转化率是NO转化率的2倍,故C错误; D.催化剂不能改变反应进程,只改变反应速率,所以NO的平衡转化率不变,故D错误; 故答案为:AB;
③由图象可知,不同投料比下CO的平衡转化率趋于相近,随温度逐渐升高,温度的影响起主导作用,即温度较高时,温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响;
(2)平衡时三段式为:
2NO?g?+2CO?g??N2?g?+2CO2?g?起始(molgL-1)2200
转化(molgL-1)1.61.60.81.6平衡(molgL-1)0.40.40.81.6平衡时正逆反应速率相等即k正?c2(NO)c2(CO)= k逆?c(N2)c2(CO2),所以
c?N2?c2?CO2?1.62?0.8k正=K?2==80; k逆c?NO?c2?CO?0.42?0.42a点时反应三段式为:
2NO?g?+2CO?g??N2?g?+2CO2?g?起始(molgL-1)2200
转化(molgL-1)2x2xx2x平衡(molgL-1)2-2x2-2xx2xa点时c(CO)=c(CO2),则2-2x=2x,解得x=0.5,所以a点时c(CO)=c(CO2)=c(NO)=1mol/L,c(N2)=0.5mol/L,
v正k正12?12k正=?=2?=2K=160,即v正:v逆=160:1; 所以
v逆k逆12?0.5k逆(3)A.由图可知,NOx还原成无害物质为氮气,脱硫的产物可能有多种,与温度有关,故A正确; B.温度高于1000℃时二氧化硫的含量增大,说明温度越高不利于脱硫,故B错误;
C.根据图3,随CO物质的量分数增大,还原NOx生成氮气曲线斜率变化比较小,而还原SO2需要CO物质的量分数较大时才能将SO2从烟气中分离,说明CO更易与NOx反应,则NOx比SO2更易被CO还原,故C正确;
D.根据图4,COS分压曲线随温度升高减小,S2、CO分压增大,继续升高温度,S2、CO2分压减小,CO分压增大,说明体系中可能发生反应:2COS?S2+2CO; 4CO2+S2?4CO+2SO2,故D正确; 故答案为:B;
(4)活化后的V2O5作催化剂,NH3将NO还原成N2,还生成水,反应为4NH3+4NO+O2
V2O5 4N2+6H2O;
(5)阴极上亚硫酸根离子得到电子,阴极的电极反应式为2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O。
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