解答题-原理综合题 适中0.65 引用4 组卷512
煤和石油等化石燃料燃烧产生的是大气中氮氧化物的主要来源。选择性催化还原脱硝技术是控制尾部烟气中排放的最成熟有效的技术之一
Ⅰ.在相同时间内,三种催化剂下NO的转化率、浓度随温度变化如图1所示。空速(规定的条件下,单位时间、单位体积催化剂处理的气体量)的大小直接决定了烟气在催化剂表面的停留时间和装置的烟气处理能力。催化剂能够适应较大的空速,就可以在保证足够高的脱硝效率的前提下提高催化剂处理烟气的能力。相同时间内,MnCeZr催化剂在不同空速下NO的转化率随温度的变化如图2所示。
(1)根据图1和图2分析,选取工业脱硝的最佳反应条件为___________ 。350~400℃产生较多的原因为___________ 。
(2)通过改善催化剂的结构特性可以使脱硝效率得到提升。较低温度下,MnCeZr催化剂的脱硝效率远高于CeZr催化剂,说明主要是___________ (填元素符号)的存在改善了催化剂的低温活性。在MnCe催化剂催化下,X点的正反应速率___________ (填“>”“<”或“=”)逆反应速率,说明理由:___________ 。
Ⅱ.氧气的添加可以使较低温度下催化剂的脱硝效率迅速提高,氧气会与未反应的氨气反应。
i.
ii.
iii.
iv.
(3)=___________ (用、表示)。
(4)已知反应i和反应iv为竞争反应,若只考虑这两个反应,相同时间内的值随温度变化及出口NO浓度随温度变化分别如图3、图4所示。在容积为2L的恒容密闭容器中,、均以4mol投料,250℃时反应已达平衡,则此时反应iv的平衡常数K=___________ (列出计算式)。
Ⅰ.在相同时间内,三种催化剂下NO的转化率、浓度随温度变化如图1所示。空速(规定的条件下,单位时间、单位体积催化剂处理的气体量)的大小直接决定了烟气在催化剂表面的停留时间和装置的烟气处理能力。催化剂能够适应较大的空速,就可以在保证足够高的脱硝效率的前提下提高催化剂处理烟气的能力。相同时间内,MnCeZr催化剂在不同空速下NO的转化率随温度的变化如图2所示。
(1)根据图1和图2分析,选取工业脱硝的最佳反应条件为
(2)通过改善催化剂的结构特性可以使脱硝效率得到提升。较低温度下,MnCeZr催化剂的脱硝效率远高于CeZr催化剂,说明主要是
Ⅱ.氧气的添加可以使较低温度下催化剂的脱硝效率迅速提高,氧气会与未反应的氨气反应。
i.
ii.
iii.
iv.
(3)=
(4)已知反应i和反应iv为竞争反应,若只考虑这两个反应,相同时间内的值随温度变化及出口NO浓度随温度变化分别如图3、图4所示。在容积为2L的恒容密闭容器中,、均以4mol投料,250℃时反应已达平衡,则此时反应iv的平衡常数K=
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汽车尾气中氮氧化合物、碳氧化合物的处理与利用是研究的热点。
(1)汽车尾气中的污染物NO和CO,一定条件下可发生反应I:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 1
已知:
①反应I的=___________ ,K1=___________ 。
②燃油汽车尾气仍含有较多、的可能原因是___________ ;写出一项有效提升尾气达到排放标准的措施:___________ 。
③下列能说明该反应I已经达到平衡状态的是___________ (填字母代号)。
A.c(CO)=c(CO2) B.恒容容器中混合气体的密度不变
C.v(N2)正=2v(NO)逆 D.容器中混合气体的平均摩尔质量不变
(2)空速(规定的条件下,单位时间、单位体积催化剂处理的气体量)的大小直接决定了烟气在催化剂表面的停留时间和装置的烟气处理能力。催化剂能够适应较大的空速,就可以在保证足够高的脱硝(去除氮氧化物)效率的前提下提高催化剂处理烟气的能力。在相同时间内,三种催化剂下NO的转化率、NO2浓度随温度变化如图1所示,相同时间内,MnCeZr催化剂在不同空速下NO的转化率随温度的变化如图2所示。
根据图1和图2分析,选取工业脱硝的最佳反应条件为MnCeZr、___________ 。
(3)H2在催化剂作用下可将CO、CO2甲烷化,反应过程如下:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);
②CO(g)+H2(g)CO2(g)+CH4(g)。
在某温度下,向恒容容器中充入7molCO2和12molH2,初始压强为19kPa,反应经10min达到平衡,此时p(CO)=4kPa,p(H2O)=5kPa,则v(CH4)=___________ kPa·min-1,H2的转化率α(H2)=___________ 。
(1)汽车尾气中的污染物NO和CO,一定条件下可发生反应I:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 1
已知:
反应 | 25℃时的平衡常数 | 焓变 |
反应Ⅱ:2NO(g)N2(g)+O2(g) | K2=1.0×1030 | =-180.0kJ·mol-1 |
反应Ⅲ:2CO2(g)2CO(g)+O2(g) | K3=4.0×10-92 | =566.0kJ·mol-1 |
②燃油汽车尾气仍含有较多、的可能原因是
③下列能说明该反应I已经达到平衡状态的是
A.c(CO)=c(CO2) B.恒容容器中混合气体的密度不变
C.v(N2)正=2v(NO)逆 D.容器中混合气体的平均摩尔质量不变
(2)空速(规定的条件下,单位时间、单位体积催化剂处理的气体量)的大小直接决定了烟气在催化剂表面的停留时间和装置的烟气处理能力。催化剂能够适应较大的空速,就可以在保证足够高的脱硝(去除氮氧化物)效率的前提下提高催化剂处理烟气的能力。在相同时间内,三种催化剂下NO的转化率、NO2浓度随温度变化如图1所示,相同时间内,MnCeZr催化剂在不同空速下NO的转化率随温度的变化如图2所示。
根据图1和图2分析,选取工业脱硝的最佳反应条件为MnCeZr、
(3)H2在催化剂作用下可将CO、CO2甲烷化,反应过程如下:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);
②CO(g)+H2(g)CO2(g)+CH4(g)。
在某温度下,向恒容容器中充入7molCO2和12molH2,初始压强为19kPa,反应经10min达到平衡,此时p(CO)=4kPa,p(H2O)=5kPa,则v(CH4)=
工厂烟气(主要污染物为、NO)直接排放会造成空气污染,需处理后才能排放。
(1)还原技术是目前高效、成熟的去除的技术之一()。使用催化剂能有效脱除工厂烟气中的氮氧化物。
已知:反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
①反应___________ 。
②在不同温度下,仅改变的浓度,NO的脱除率与浓度的关系如图1所示,浓度在1%~3%之间时,随着浓度增大,NO脱除率明显升高的原因可能是___________ 。
(2)/碳基材料(活性炭、活性焦、活碳纤维)也可以脱硫、脱硝。/碳基材料脱硫时,控制一定气体流速和温度,烟气中的存在对/碳基材料催化剂脱硫、脱硝活性的影响结果如图2所示,当浓度过高时,去除率下降,其可能原因是___________ 。
(3)研究高效催化剂是解决NO对大气污染问题的重要途径。400℃时,在分别装有催化剂的A和B的两个容积为2L的刚性密闭容器中,各充入物质的量均为nmol的NO和CO发生反应。通过测定容器内总压强随时间变化来探究催化剂对反应速率的影响,数据如表:
①由表可以判断催化剂___________ (填“A”或“B”)的效果更好。
②下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.
D.容器内气体的密度不再发生变化
③容器中CO的平衡转化率为___________ %。400℃时,用压强表示的平衡常数_____ ()。
④汽车尾气中含有NO和CO,在排气管中使用催化剂可以提高污染物的转化率,其原因是___________ 。
(1)还原技术是目前高效、成熟的去除的技术之一()。使用催化剂能有效脱除工厂烟气中的氮氧化物。
已知:反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
①反应
②在不同温度下,仅改变的浓度,NO的脱除率与浓度的关系如图1所示,浓度在1%~3%之间时,随着浓度增大,NO脱除率明显升高的原因可能是
(2)/碳基材料(活性炭、活性焦、活碳纤维)也可以脱硫、脱硝。/碳基材料脱硫时,控制一定气体流速和温度,烟气中的存在对/碳基材料催化剂脱硫、脱硝活性的影响结果如图2所示,当浓度过高时,去除率下降,其可能原因是
(3)研究高效催化剂是解决NO对大气污染问题的重要途径。400℃时,在分别装有催化剂的A和B的两个容积为2L的刚性密闭容器中,各充入物质的量均为nmol的NO和CO发生反应。通过测定容器内总压强随时间变化来探究催化剂对反应速率的影响,数据如表:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | ∞ |
A容器内压强/kPa | 100.0 | 90.0 | 85.0 | 80.0 | 80.0 |
B容器内压强/kPa | 100.0 | 95.0 | 90.0 | 85.0 | 80.0 |
②下列说法能表明该反应已经达到平衡状态的是
A.
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.
D.容器内气体的密度不再发生变化
③容器中CO的平衡转化率为
④汽车尾气中含有NO和CO,在排气管中使用催化剂可以提高污染物的转化率,其原因是
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