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  • 1. (2023·河南模拟) 氨是具有潜力的载氢代氢清洁燃料。研究掺氨丙烷混合燃料的燃烧对于实现碳达峰、碳中和的目标具有现实意义。一定条件下,氨、丙烷充分燃烧的反应如下:

    4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1

    C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-2044kJ•mol-1

    对于不同配比的燃料,定义过量空气系数为完全燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量与所需的理论空气质量的比值。

    请回答下列问题:

    1. (1) 已知在一定温度和压强下,由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应,称为该物质的生成焓(ΔH)。常温常压下,相关物质的生成焓如下表所示:

      物质

      NH3(g)

      H2O(g)

      ΔH(kJ•mol-1)

      -46

      -242

      则ΔH1=kJ•mol-1

    2. (2) 在100kPa下,10mol混合燃料在=1的条件下完全燃烧,产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)。若混合燃料中氨的体积分数为20%,则反应后混合气体中=kPa(保留3位有效数字);若10mol混合燃料中氨的体积分数为10%,计算同样条件下燃烧后释放的热量将增加kJ。(忽略温度变化对焓变的影响,假设空气中O2的体积分数为20%)
    3. (3) 研究表明,氨和丙烷混合燃烧排放的引起大气污染的气体主要是CO和NO。相关反应如下:

      I.4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH3<0,K1=8.5×1023(2065K)

      II.4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH4<0,K2=7.0×1046(2065K)

      III.N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH5>0,ΔS>0

      ①反应III能自发进行的条件是

      ②α分别为0.9、1.0、1.1时,烟气中CO排放浓度随氨体积分数变化的关系如图甲所示。α=0.9对应的曲线是(填“X”“Y”或“Z”),理由是

      ③烟气中NO排放浓度随着氨的体积分数变化的关系如图乙所示。氨的体积分数大于10%时,NO排放浓度逐渐减低的原因为

      ④丙烷中掺氨燃烧的优点是

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