氨氣廣泛應(yīng)用于化肥、制藥、合成纖維等領(lǐng)域。
Ⅰ.工業(yè)上可由氫氣和氮氣合成氨氣。若用、、、分別表示N2、H2、NH3和催化劑,則在催化劑表面合成氨的過程如圖1所示:
(1)吸附后,能量狀態(tài)最高的是
B
B
(填序號)。
(2)結(jié)合上述過程,一定溫度下在固體催化劑表面進行NH3的分解實驗,發(fā)現(xiàn)NH3的分解速率與濃度的關(guān)系如圖2所示。從吸附和解吸過程分析,c0前反應(yīng)速率增加的原因可能是 氨的濃度增加,催化劑表面吸附的氫分子增多,速率增大
氨的濃度增加,催化劑表面吸附的氫分子增多,速率增大
;c0之后反應(yīng)速率降低的原因可能是 催化劑表面的氯分子太多,不利于氮氣和氫氣從催化劑表面解吸
催化劑表面的氯分子太多,不利于氮氣和氫氣從催化劑表面解吸
。
Ⅱ.利用NH3在催化劑(V2O5-WO3/TiO2)作用下將NOx還原為N2是目前應(yīng)用最為廣泛的氮氧化物NOx的凈化方法,其原理是:
主反應(yīng):4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)?4N2(g)+6H2O(g)ΔH1
副反應(yīng):4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)ΔH2
(3)根據(jù)蓋斯定律可得:4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(g)ΔH3。則ΔH3=(用含ΔH1、ΔH2的式子表示)。
(4)向脫硝反應(yīng)的體系中添加NH4NO3可顯著提高NO脫除率,原因可用一組離子方程式表示,請補充其中的1個離子方程式。(已知含氮微粒最終轉(zhuǎn)化為N2)
①NO3-+NO=NO2+NO2-
②NO2+2NH4+=NO2(NH4+)2; NO2-+NH4+=N2↑+2H2O
NO2-+NH4+=N2↑+2H2O
。
③NO2(NH4+)2+NO=2N2+3H2O+2H+
④NH3+H+=NH4+
(5)化學(xué)反應(yīng)的濃度商(用符號Qc表示)是可逆反應(yīng)進行到一定程度,產(chǎn)物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比;達平衡時,濃度商就等于平衡常數(shù)K。若反應(yīng)容器的體積固定不變,在坐標(biāo)系(圖3)中畫出從常溫時通入4molNH3和6molNO開始[僅發(fā)生反應(yīng):4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(g)ΔH3<0],隨溫度(T/K)不斷升高,濃度商Qc的變化趨勢圖 。
(6)氮氧化物脫除還可以利用電化學(xué)原理處理,利用如圖4裝置可同時吸收SO2和NO。已知:H2S2O4是一種弱酸。陰極的電極反應(yīng)式為 2HSO3-+2e-+4H+=H2S2O4+2H2O
2HSO3-+2e-+4H+=H2S2O4+2H2O
,若沒有能量損失,相同條件下,SO2和NO的體積比為 1:1
1:1
時,兩種氣體都能被完全處理。