氮气与氧气反应生成一氧化氮所需温度的研究

张　杰

（衡水学院应用化学系，河北衡水053000）

氮气与氧气反应生成一氧化氮所需温度的研究

张杰

（衡水学院应用化学系，河北衡水053000）

从压力对化学反应的熵变和吉布斯函数改变值之影响的角度，计算说明了在实际压力下，温度高于116.1℃时，就存在氮气与氧气反应生成一氧化氮的可能性。因此，吸烟和家用燃料以及机动车燃料在燃烧过程中，均有可能产生一氧化氮而污染空气。

熵变；吉布斯函数；香烟；燃料；燃烧；一氧化氮

香烟和家用燃料以及机动车燃料在燃烧过程中，可以产生一氧化氮等空气污染物[1]。若仅从氮气与氧气发生化学反应产生一氧化氮的方面考虑[2]，需要的反应温度成为决定因素。笔者从压力对化学反应的熵变和吉布斯函数改变值之影响的角度进行计算。

1　室温和标准压力NO生成的可能性

氮气与氧气在298K（T1）和标准压力（p1）下，如果发生如（1）式所示的化学反应

其标准摩尔反应吉布斯函数改变为[3]：

2　温度对NO生成可能性的影响

反应（1）在298K的标准摩尔反应焓变和熵变分别为[3]：

二者均为正值，即为吸热增熵反应，要使其正向自发进行，满足，必须升高温度。温度对反应的焓变与熵变的影响与反应的热容有关。298K时反应的热容为：

如果香烟燃烧中心的温度达到400K[4]，反应（1）的热容和标准摩尔反应焓变以及标准摩尔熵变分别为：，说明温度升高至400K，标准压力下反应仍不能够从左向右进行。

3　实际压力下NO的生成温度

实际上，空气中氮气、氧气和一氧化氮的体积分数分别为0.7809、0.2095和7.5×10-7[5]，其压力分别为标准压力的0.7809、0.2095和7.5×10-7（区段性典型浓度）倍（p2）。根据等温条件下熵变与压力的关系式，考虑实际压力后的熵变根据化学反应的等温方程，如果反应（1）能够从左向右进行，与之呈平衡的气体压力应该满足：

计算结果表明，在实际压力下，温度高于116.1℃时，反应（1）就能够自发从左向右进行。因此，吸烟和家用燃料以及机动车燃料在燃烧过程中，均可以产生一氧化氮等空气污染物。

[1]课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书化学与生活（选修1，第二版）[M].北京：人民教育出版社，2007：76-79.

[2]课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书化学与生活（必修1，第二版）[M].北京：人民教育出版社，2007：91.

[3]傅献彩，沈文霞，姚天扬,等.物理化学（上册，第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005:485-486.

[4]张红梅.注意：十种抽烟情形要不得，http：//yanzhao.yzdsb.com. cn/system/2014/03/20/013636650.shtml.

[5]刘绮.环境化学[M].北京：化学工业出版社，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

张杰（1982-），女，讲师，从事物理化学教学及实验研究工作，13663288701，chinazj_2010@126.com。