氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成一氧化氮所需溫度的研究

張　杰

（衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，河北衡水053000）

氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成一氧化氮所需溫度的研究

張杰

（衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，河北衡水053000）

從壓力對化學(xué)反應(yīng)的熵變和吉布斯函數(shù)改變值之影響的角度，計(jì)算說明了在實(shí)際壓力下，溫度高于116.1℃時(shí)，就存在氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成一氧化氮的可能性。因此，吸煙和家用燃料以及機(jī)動(dòng)車燃料在燃燒過程中，均有可能產(chǎn)生一氧化氮而污染空氣。

熵變；吉布斯函數(shù)；香煙；燃料；燃燒；一氧化氮

香煙和家用燃料以及機(jī)動(dòng)車燃料在燃燒過程中，可以產(chǎn)生一氧化氮等空氣污染物[1]。若僅從氮?dú)馀c氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一氧化氮的方面考慮[2]，需要的反應(yīng)溫度成為決定因素。筆者從壓力對化學(xué)反應(yīng)的熵變和吉布斯函數(shù)改變值之影響的角度進(jìn)行計(jì)算。

1　室溫和標(biāo)準(zhǔn)壓力NO生成的可能性

氮?dú)馀c氧氣在298K（T1）和標(biāo)準(zhǔn)壓力（p1）下，如果發(fā)生如（1）式所示的化學(xué)反應(yīng)

其標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)改變?yōu)閇3]：

2　溫度對NO生成可能性的影響

反應(yīng)（1）在298K的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變和熵變分別為[3]：

二者均為正值，即為吸熱增熵反應(yīng)，要使其正向自發(fā)進(jìn)行，滿足，必須升高溫度。溫度對反應(yīng)的焓變與熵變的影響與反應(yīng)的熱容有關(guān)。298K時(shí)反應(yīng)的熱容為：

如果香煙燃燒中心的溫度達(dá)到400K[4]，反應(yīng)（1）的熱容和標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變以及標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變分別為：，說明溫度升高至400K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下反應(yīng)仍不能夠從左向右進(jìn)行。

3　實(shí)際壓力下NO的生成溫度

實(shí)際上，空氣中氮?dú)狻⒀鯕夂鸵谎趸捏w積分?jǐn)?shù)分別為0.7809、0.2095和7.5×10-7[5]，其壓力分別為標(biāo)準(zhǔn)壓力的0.7809、0.2095和7.5×10-7（區(qū)段性典型濃度）倍（p2）。根據(jù)等溫條件下熵變與壓力的關(guān)系式，考慮實(shí)際壓力后的熵變根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的等溫方程，如果反應(yīng)（1）能夠從左向右進(jìn)行，與之呈平衡的氣體壓力應(yīng)該滿足：

計(jì)算結(jié)果表明，在實(shí)際壓力下，溫度高于116.1℃時(shí)，反應(yīng)（1）就能夠自發(fā)從左向右進(jìn)行。因此，吸煙和家用燃料以及機(jī)動(dòng)車燃料在燃燒過程中，均可以產(chǎn)生一氧化氮等空氣污染物。

[1]課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)與生活（選修1，第二版）[M].北京：人民教育出版社，2007：76-79.

[2]課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)與生活（必修1，第二版）[M].北京：人民教育出版社，2007：91.

[3]傅獻(xiàn)彩，沈文霞，姚天揚(yáng),等.物理化學(xué)（上冊，第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005:485-486.

[4]張紅梅.注意：十種抽煙情形要不得，http：//yanzhao.yzdsb.com. cn/system/2014/03/20/013636650.shtml.

[5]劉綺.環(huán)境化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：93-106.

Study on the Reaction of Nitrogen and Oxygen to Produce Nitric Oxide

ZHANG Jie
（Department ofApplied Chemistry，Hengshui University，Hengshui 053000，China）

From the pressure of the entropy change of chemical reaction and the effects of changing the value of Gibbs function angle，calculation shows the actual pressure，the temperature is higher than 116.1℃，there is the possibility of nitrogen and oxygen react to generate nitric oxide.Therefore，smoking and household fuel and vehicle fuel in the combustion process，could produce nitric oxide and pollute the air.

entropychange；Gibbs function；cigarettes；fuel；burning；nitric oxide

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.015

TQ031.7；TQ126.2+4

A

1008-553X（2016）04-0046-02

2016-03-10

張杰（1982-），女，講師，從事物理化學(xué)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)研究工作，13663288701，chinazj_2010@126.com。