烟道气和汽车尾气(NOx、NH3等)是造成雾霾天气的原因之一。对这些排放气的处理以及再利用是化学工作者研究的重要课题。
(1)H2-SCR脱硝
①氢气在富氧条件下催化还原NOx反应在低温时仍具有高活性和选择性,已知催化剂铑(Rh)表面H2催化还原NO的详细反应机理如表所示,其他条件一定时,决定H2催化还原NO反应速率的基元反应为 N(s)+N(s)═N2(s)+Rh(s)+Rh(s)N(s)+N(s)═N2(s)+Rh(s)+Rh(s),基元反应OH(s)+Rh(s)→H(s)+O(s)的焓变ΔH=-46.0-46.0kJ⋅mol-1。
基元反应 | 活化能Ea/(kJ⋅mol-1) |
NO+Rh(s)→NO(s) NO(s)+Rh(s)→N(s)+O(s) N(s)+N(s)→N2+Rh(s)+Rh(s) H2+Rh(s)+Rh(s)→H(s)+H(s) H2O(s)→H2O+Rh(s) H(s)+H(s)→H2+Rh(s)+Rh(s) NO(s)→NO+Rh(s) OH(s)+Rh(s)→H(s)+O(s) H(s)+O(s)→OH(s)+Rh(s) OH(s)+H(s)→H2O(s)+Rh(s) |
0.0 97.5 120.9 12.6 45.0 77.8 108.9 37.7 83.7 33.5 |
2.24×10-11
2.24×10-11
Pa-2⋅s-1。(2)NH3-SCR脱硝
在有氧和新型催化剂作用下,NOx和NH3可以反应生成N2,将一定比例的O2、NOx和NH3通入装有新型催化剂的反应器。测得相同时间内NOx去除率随温度变化如图所示:

在50~250℃范围内,NOx的去除率先快速上升后变缓的主要原因是
迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大,使NOx去除速率迅速增大;上升段变缓主要是温度升高引起催化剂活性下降
迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大,使NOx去除速率迅速增大;上升段变缓主要是温度升高引起催化剂活性下降
;380℃后去除率下降的可能原因是 氨气和氧气发生了副反应(或催化剂活性降低或升高温度平衡逆向移动)
氨气和氧气发生了副反应(或催化剂活性降低或升高温度平衡逆向移动)
。(3)工业上可用“氨催化氧化法”生产NO,以氨气、氧气为原料,在催化剂存在下生成NO和副产物N2的化学方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)
已知:有效的转化率
制备目标物质消耗原料的量
原料总的转化量
在1L恒容密闭容器中充入1molNH3、1.45molO2,在催化剂作用下发生两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ,测得不同温度下反应相同时间有关物质的量关系如图所示:

①520℃时,NH3的有效转化率=
33.3%
33.3%
(保留1位小数)。②工业用氨催化氧化制备HNO3,选择的最佳温度是
840℃
840℃
。③520℃时,反应Ⅱ的平衡常数K=
1.14
1.14
(保留3位有效数字)。【答案】N(s)+N(s)═N2(s)+Rh(s)+Rh(s);-46.0;2.24×10-11;迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大,使NOx去除速率迅速增大;上升段变缓主要是温度升高引起催化剂活性下降;氨气和氧气发生了副反应(或催化剂活性降低或升高温度平衡逆向移动);33.3%;840℃;1.14
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:44引用:2难度:0.5
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