氮的氧化物NO3是常见的大气污染物，化学上采用NH3处理NxOy不仅可以消除污染，还可作为...

氮的氧化物NO3是常见的大气污染物，化学上采用NH3处理NxOy不仅可以消除污染，还可作为工业生产的能量来源。

(1)已知：I.2NO(g)=N2(g)+O2(g)　　　 △H=－177kJ/mol

II.4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)　　 △H=－1253.4kJ/mol

则用NH3处理NO生成氮气和气态水的热化学方程式为__________________。

(2)已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H<0。不同温度下，向三个一样的容器中投入相同的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中NH3的物质的量分数如图所示。

①M点的v正_________Q点的v正(填“>”“<”或“=”)，原因是________________________。

②维持10MPa、T3℃的条件不变，要提高H2的转化率，可以采取的措施是__________________(任写一条)。

③图中三条曲线对应的温度T1、T2、T3由高到低的顺序为__________________。

④恒温恒容条件下，能说明反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡状态的是_________(填选项字母)

A.c2(NH3)/[c(N2 )c3(H2)]保持不变

B.3mol H－H键断裂的同时，有2mol N－H键断裂

C.2v(N2)=v(NH3)

D.反应器中的压强不再发生变化

⑤T3温度下，将1molN2和3molH2充入2L的密闭容器中，维持压强为60MPa不变，达到N点的平衡状态，反应的浓度平衡常数Kc=_____________ (mol/L)－2(用最简分数表示)，M点的平衡常数比N点的平衡常数_________(填“大”“小”或“相等”)。

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消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。

(1) 化学上采用NH3处理NxOy不仅可以消除污染，还可作为工业生产的能量来源。

已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g)　　　　　　　　　　　 △H=－177kJ/mol

4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)　　 △H=－1253.4kJ/mol

则用NH3处理NO生成氮气和气态水的热化学方程式为___________________。

(2)已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H<0。不同温度下，向三个容器中分别投入相同量的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中NH3的物质的量分数如图所示。

①M点的v正_________Q点的v正(填“>”“<”或“=”)。

②T3温度下，将1molN2和3molH2充入2L的密闭容器中，维持压强为60MPa不变，达到N点的平衡状态，反应的浓度平衡常数K=_____________ (用最简分数表示)，M点的平衡常数比N点的平衡常数_________(填“大”“小”或“相等”)。

(3)水体中过量氨氮(以NH3表示)会导致水体富营养化。

①用次氯酸钠除去氨氮的原理如图所示。写出总反应化学方程式：_____________。

②取一定量的含氨氮废水，改变加入次氯酸钠的用量，反应一段时间后，溶液中氨氮去除率、总氮(溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的总量)去除率以及剩余次氯酸钠的含量随m(NaClO)∶m(NH3)的变化情况如上图所示。点B剩余NaClO含量低于点A的原因是____。当m(NaClO)∶m(NH3)>7.6时，水体中总氮去除率反而下降，可能的原因是__________。

(4)电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用电解产生的活性原子将NO3-还原为N2，工作原理如题图所示。若阳极生成标准状况下2.24 L气体，理论上可除去NO3-的物质的量为_____mol。

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消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。

(1) 化学上采用NH3处理NxOy不仅可以消除污染，还可作为工业生产的能量来源。

已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g)　　　　　　　　　　　 △H=－177kJ/mol

4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)　　 △H=－1253.4kJ/mol

则用NH3处理NO生成氮气和气态水的热化学方程式为___________________。

(2)已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H<0。不同温度下，向三个容器中分别投入相同量的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中NH3的物质的量分数如图所示。

①M点的v正_________Q点的v正(填“>”“<”或“=”)。

②T3温度下，将1molN2和3molH2充入2L的密闭容器中，维持压强为60MPa不变，达到N点的平衡状态，反应的浓度平衡常数K=_____________ (用最简分数表示)，M点的平衡常数比N点的平衡常数_________(填“大”“小”或“相等”)。

(3)水体中过量氨氮(以NH3表示)会导致水体富营养化。

①用次氯酸钠除去氨氮的原理如图所示。写出总反应化学方程式：_____________。

②取一定量的含氨氮废水，改变加入次氯酸钠的用量，反应一段时间后，溶液中氨氮去除率、总氮(溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的总量)去除率以及剩余次氯酸钠的含量随m(NaClO)∶m(NH3)的变化情况如上图所示。点B剩余NaClO含量低于点A的原因是____。当m(NaClO)∶m(NH3)>7.6时，水体中总氮去除率反而下降，可能的原因是__________。

(4)电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用电解产生的活性原子将NO3-还原为N2，工作原理如题图所示。若阳极生成标准状况下2.24 L气体，理论上可除去NO3-的物质的量为_____mol。

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消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。

Ⅰ.化学上采用处理不仅可以消除污染，还可作为工业生产的能量来源。

（1）工业上可采用的方法合成氨。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在催化剂表面上合成氨的反应历程。图1为各步反应的能量变化示意图，其中“吸”表示各气态物质在催化剂表面吸附。

①该反应历程中正反应的最大活化能为________。

②合成氨反应的热化学方程式为_________________。

（2）不同温度下，向三个容器中分别投入相同量的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中的物质的量分数如图2所示。

①M点的________N点的（填“>”、“<”或“=”）。

②℃时，将和充入2L的密闭容器中，维持压强为60MPa不变，达到N点的平衡状态，化学平衡常数K=________（用最简分数表示）。

Ⅱ.废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。

（3）①用次氯酸钠除去氨氮（以示）的原理如图3所示。写出总反应的化学方程式：______________。

②取一定量的含氨氮废水，改变加入次氯酸钠的用量，反应相同时间后，溶液中氨氮去除率、总氮（溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的总量）去除率以及剩余次氯酸钠的含量随的变化情况如图4所示。当时，水体中总氮去除率反而下降，可能的原因是________。

（4）近年来，水体中的硝酸盐含量不断增加。工业上去除废水中硝酸盐的方法是采用电解法将转化为，部分装置如图5所示。

①B电极的电极反应式是________.

②常温下，除去10L废水中的后，最终废水的________（电解前后废水的体积变化忽略不计）。

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（12分）用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染。

已知：反应I： 4NH3（g）+6NO（g） 5N2（g）＋6H2O（l）　 △H1

反应II： 2NO（g）+O2（g） 2NO2（g）　　　　　　　 △H2 （且|△H1| ＝2|△H2|）

反应III：4NH3（g）+6NO2（g） 5N2（g）＋3O2（g）＋6H2O（l）　　 △H3

反应I和反应II在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表

（1）△H3 = 　　　　　　　　 （用△H1、△H2 的代数式表示）;推测反应III是　　 反应（填“吸热”或“放热”）

（2）相同条件下,反应I在2L密闭容器内,选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示。

①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）=　　　　　　 。

②下列说法不正确的是　　　　 。

A．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡

B．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡

C．该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）>Ea（B）>Ea（C）

D．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

（3）一定条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO）∶n（O2）∶n（NO2）＝2∶1∶2。恒温恒压时，在其它条件不变时，再充入NO2气体， NO2体积分数　　　　 （填“变大”、“变小”或“不变”）

（4）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下，溶液中OH-向电极　　　　 移动（填a或b），负极的电极反应式为　　　 　　 。

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（15分)用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染。

已知：反应I：4NH3（g)+6NO（g) 5N2（g)＋6H2O（l)　　 △H1

反应II：2NO（g)+O2（g) 2NO2（g)　　　　　　　　 △H2 （且|△H1| ＝2|△H2|）

反应III：4NH3（g)+6NO2（g) 5N2（g)＋3O2（g)＋6H2O（l)　　 △H3

反应I和反应II在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表

（1）推测反应III是　　 反应（填“吸热”或“放热”）

（2）相同条件下，反应I在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示。

①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）=　　 。

②下列说法正确的是　　 。

A．该反应的活化能大小顺序是：Ea（A)>Ea（B)>Ea（C)

B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡

D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡

（3）一定条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO) ∶n（O2)∶n（NO2)＝2∶1∶2。在其它条件不变时，再充入NO2气体，分析NO2体积分数——φ（NO2)的变化情况：（填“变大”、“变小”或“不变”）恒温恒压容器，φ（NO2)　　 ；恒温恒容容器，φ（NO2)　　 。

（4）一定温度下，反应III在容积可变的密闭容器中达到平衡，此时容积为3 L，c（N2)与反应时间t变化曲线X如下图所示，若在t1时刻改变一个条件，曲线X变为曲线Y或曲线Z。则：

①变为曲线Y改变的条件是　　 。变为曲线Z改变的条件是　　 。

②若t2降低温度，t3达到平衡，请在上图中画出曲线X在t2- t4内 c（N2)的变化曲线。

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用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染。已知：反应Ⅰ：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH1

反应Ⅱ：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2(且|ΔH1|＝2|ΔH2|)

反应Ⅲ：4NH3(g)＋6NO2(g)5N2(g)＋3O2(g)＋6H2O(l)　ΔH3

反应Ⅰ和反应Ⅱ在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表：

（1）推测反应Ⅲ是________反应(填“吸热”或“放热”)

（2）相同条件下，反应Ⅰ在2 L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示。

①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v(NO)＝________。

②下列说法正确的是________。

A．该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)

B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

C．单位时间内H—O键与N—H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡

D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已达到平衡

（3）一定条件下，反应Ⅱ达到平衡时体系中n(NO)∶n(O2)∶n(NO2)＝2∶1∶2。在其他条件不变时，再充入NO2气体，分析NO2体积分数——φ(NO2)的变化情况：恒温恒压容器，φ(NO2)________；恒温恒容容器，φ(NO2)________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

（4）一定温度下，反应Ⅲ在容积可变的密闭容器中达到平衡，此时容积为3 L，c(N2)与反应时间t变化曲线X如图所示，若在t1时刻改变一个条件，曲线X变为曲线Y或曲线Z。则：

①变为曲线Y改变的条件是______________________________________。

变为曲线Z改变的条件是________________________________________。

②若t2时降低温度，t3时达到平衡，请在图中画出曲线X在t2～t4内c(N2)的变化曲线。____________________

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SO2是危害最为严重的大气污染物之一，SO2的含量是衡量大气污染的一个重要指标。工业上常采用催化还原法或吸收法处理SO2。催化还原SO2不仅可以消除SO2污染，而且可得到有价值的单质S。

（1）已知CH4和S的燃烧热分别为a kJ/mol 和b kJ/mol。在复合组分催化剂作用下，CH4可使SO2转化为S，同时生成CO2 和液态水。反应的热化学方程式为______________。（△H用含a、b的代数式表示）

（2）用H2还原SO2生成S的反应分两步完成，如图1所示，该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2 所示：

①分析可知X为_______________（写化学式），0~t1时间段的反应温度为_______________，0~t1时间段用SO2表示的化学反应速率为______________________；

②总反应的化学方程式为___________________________________________；

（3）焦炭催化还原SO2生成S2的化学方程式为：2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)，恒容容器中，lmol/L SO2与足量的焦炭反应，SO2的转化率随温度的变化如图3 所示。

①该反应的ΔH______0（填“＞”或“＜”）；

②700℃的平衡常数为_____________________；

（4）工业上可用Na2SO3溶液吸收SO2，该反应的离子方程式为___________，25℃时用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2，当溶液pH=7时，溶液中各离子浓度的大小关系为___________。（已知：H2SO3的电离常数K1=1.3×10-2，K2=6.2×10-8）

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氮的化合物既是重要的工业原料，也是主要的大气污染来源，研究氮的化合物的反应具有重要意义。

(Ⅰ)消除氮氧化物有多种方法。

(1)NH3 催化还原法：原理如图所示

①若烟气中 c(NO2)：c(NO)=1∶1，发生如图甲所示的脱氮反应时，反应过程中转移1.5mol电子时放出的热量为 113.8 kJ，则发生该脱氮反应的热化学方程式为___________。

②图乙是在一定时间内，使用不同催化剂 Mn 和 Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂和相应温度分别为_________；使用 Mn 作催化剂时，脱氮率 b～a 段呈现如图变化的可能原因是__________。

(2)直接电解吸收也是脱硝的一种方法。用6％的稀硝酸吸收NOx生成亚硝酸，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如右下图所示。阳极的电极反应式为__________。

(Ⅱ)氨是重要的化工原料，工业合成氨有重要现实意义。

(1)在773K时，分别将2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中发生反应生成NH3，气体混合物中c(N2)、c(H2)、c(NH3)与反应时间(t)的关系如图所示。

①下列能说明反应达到平衡状态的是____(选填字母)。

a．v正(N2)=3v逆(H2)　　 　　　　　　 b．体系压强不变　　　

c．气体平均相对分子质量不变　　 d．气体密度不变

②在此温度下，若起始充入4.00mol N2和12.00mol H2，则反应刚达到平衡时，表示 c(H2)～t的曲线上相应的点为 ___(选填字母)。

(2)在373 K时，向体积为2L的恒容真空容器中充入0.40mol NO2，发生如下反应：2NO2(g)⇌N2O4(g)　 ∆H=-56.9kJ‧mol-1，测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表：

①计算0～20min时，v(N2O4)=____________。

②已知该反应v正(NO2)=k1‧c2(NO2)，v逆(N2O4)=k2‧c(N2O4)，其中k1、k2为速率常数，则373K时，=_________；改变温度至T1时，k1=k2，则T1_______373K(填“＞”“＜”或“=”)。

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（9分）研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

(1)NO₂可用水吸收，也可用NH₃处理，也可用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)    △H＝－574 kJ·mol^－1

CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)     △H＝－1160 kJ·mol^－1

若用标准状况下2.24L CH₄还原NO₂至N₂整个过程中转移的电子总数为______（阿伏加德罗常数的值用N_A表示），放出的热量为______kJ。

(2)已知：2SO₂(g)+O₂(g)  2SO₃(g)  ?H="-196.6" kJ·mol^-1

2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g)  ?H="-113.0" kJ·mol-1

（ⅰ）则反应NO₂(g)+SO₂(g) SO₃(g)+NO(g)的?H= ________ kJ·mol^-1。

（ⅱ）一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。

A.每消耗1 mol SO₃的同时生成1 mol NO₂    B. 体系压强保持不变

C. 混合气体颜色保持不变                   D. SO₃和NO的体积比保持不变

（ⅲ）某温度下，SO₂的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图（左）所示。平衡状态由A变到B时．平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）

(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如上图（右）所示。该反应?H ________0（填“>”或“ <”）。

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