氮氧化物是环境污染物，研究氮氧化物转化有重要的意义。回答下列问题(1)催化转化器可使汽车尾...

氮氧化物是环境污染物，研究氮氧化物转化有重要的意义。

回答下列问题

(1)催化转化器可使汽车尾气反应而转化：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　　 △H

已知：N2(g)+O2(g)==2NO(g)　　 △H1= a kJ·mol－1

2C(s)+O2(g)==2CO(g)　　 △H2= b kJ·mol－1

C(s)+ O2(g)=CO2(g)　　　　 △H3= c kJ·mol－1

△H=___________ kJ·mol－1(用含a、b、c的代数式表示)

(2)T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中发生尾气转化反应，容器中NO物质的量随时间变化如图所示。

①T℃时，该化学反应的平衡常数K=___________。

②下列事实无法判断汽车尾气转化反应达到到化学平衡状态的是___________；

A.NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍　　　　 B.混合气体平均相对分子质量不再变化

C.体系中NO的转化率和CO的转化率相等　　 D.气体的密度不再变化

③已知汽车尾气转化反应的△H<0。10min后，改变下列示意图横坐标对应的反应条件，纵坐标对应的量变化关系正确的是___________。(填序号)

(3)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程为：

第一步I2(g)2I(g)(快反应)

第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)

第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)

实验表明，含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是___________(填标号)。

A.N2O分解反应中，k值与是否含碘蒸气无关

B.第二步对总反应速率起决定作用

C.第二步活化能比第三步小

D.IO为反应的中间产物

(4)碱吸收、碳还原是目前工业生产中处理氮氧化物的常用方法。

①碱吸收的常见产物为NaNO2。常温下，pH=8的NaNO2溶液中c(Na+)－c(NO2－)=___________mol·L－1(用精确值表示)

②碳还原法是在高温条件下将NO与NO2混合气体与焦炭反应，生成CO和N2。已知，采用碳还原法处理某工厂氮氧化物废气时，生成的CO与N2的物质的量之比为4︰3。则该工厂尾气中NO和NO2的物质的量比为___________。

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研究氮的氧化物、硫的氧化物、碳的氧化物等大气污染物的处理具有重要意义。

（1）汽车排气管内安装的催化转化器，可使尾气中主要污染物转化为无毒物质。下列说法能说明恒温恒容条件下的反应;2NO（g）+2CO（g）＝N2（g）+2CO2（g）△H=-746.5 kJ·mol-1已达到化学平衡的是 　　　　　　　　　　　　 。

A．单位时间内消耗了2moINO的同时消耗的2moICO

B．CO与CO2的物质的量浓度相等的状态

C．气体密度保持不变的状态

D．气体平均摩尔质量保持不变的状态

（2）NO2与SO2混合可发生反应：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）。

将一定量的NO2与SO2置于绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示。由图（纵轴代表正反应速率）可知下列说法正确的是 　　　　　　　　 （填字母）。

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：a点小于b点

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．△t1=△t2时，SO2的消耗量：a～b段大于b～c段

（3）CO在实际中有以下应用：用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气作为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电极反应式。

负极反应式：2CO+2CO32-一4e-＝4CO2 　　 正极反应式：　 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 。

（4）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L-1的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：①甲烷燃料电池的负极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

②当A中消耗0.15 mol氧气时，B中　　　 极（填”a”或”b”）增重__　 __g。

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治理汽车尾气和燃煤尾气是环境保护的重要课题.请回答下列问题：

(1)在汽车排气系统中安装三元催化转化器,可发生反应：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g).在恒容密闭容器中通入等量的CO和NO,发生上述反应时,c(CO)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示.

①据此判断该反应的正反应为____(填“放热”或“吸热”)反应.

②温度T1时,该反应的平衡常数K=_____;反应速率v=v(正)-v(逆)=k正c2(NO)c2(CO)- k逆c2(CO2)c(N2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,计算a处v(正):v(逆)=________.

(2)下图流程是一种新型的除去尾气中氮氧化物的技术,一般采用氨气或尿素作还原剂

该技术中用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的主要反应为:4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O ,则用NH3作还原剂还原尾气中NO（NH3、NO的物质的量之比为1:1）的化学方程式为:______.

(3)哈伯法合成氨的流程图如图,下列五个流程中为提高原料利用率而采取的措施________（填序号）

(4)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+.下列叙述正确的是______________（填选项）

A.Pd电极b为阴极　　　　　　 B.阴极的反应式为N2+6H++6e-=2NH3

C.H+由阳极向阴极迁移　　　　 D.陶瓷可以隔离N2和H2

(5)也可用CH4催化还原NOx法消除烟气中氮氧化物的污染.已知：

①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 △H=-867.0kJ/mol;

②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g)　　　　　　　　　　　　 △H=+67.0 kJ/mol;

③N2(g)+O2(g)=2NO(g)　　　　　　　　　　　　　　 △H=+89.0 kJ/mol

则CH4催化还原NO的热化学方程式为__________________________________.

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近年来雾霾天气经常出现，研究雾霾成因和治理是当前环保的重要话题。汽车尾气和燃煤是造成空气污染的原因之一。因此研究氮氧化物的反应机理，对消除和防治环境污染有重要意义。

（1）①对于2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)　　 △H=-665kJ/mol的反应分三步完成：

a：2NO(g)=N2O2(g)(快)

b：N2O2(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)(慢)

c：N2O(g)+H2(g)=N2(g)+H2O(g)(快)

决定此总反应速率的是第步的反应___(填序号)。

②已知：H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g)　　 △H=+41kJ/mol

汽车尾气的净化原理主要是用催化剂把NO与CO反应转化为两种对大气无污染的气体，试写出该反应的热化学方程式：___。

（2）升高温度能让绝大多数的化学反应加快反应速率，但是研究发现2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)　　 △H<0存在一些特殊现象。现有某化学小组通过实验测得不同温度下该反应速率常数k(代表反应速率的一个常数)的数值如表：

由实验数据测到v正与c(O2)的关系如图1所示，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为___点(填字母)，并解析原因：

①___

②___

（3）NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人得出用活性炭对NOx进行吸收，发生如下反应：

反应a：C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g)　　 △H=-34.0kJ/mol

反应b：2C(s)+2NO2(g)⇌N2(g)+2CO2(g)　　 △H=-64.2kJ/mol

对于反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如表：

①0〜10min内，NO的平均反应速率v(NO)=___，当升高反应温度，该反应的平衡常数K___(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是___(填字母)。

a.加入一定量的活性炭　　　　 b.通入一定量的NO

c.适当缩小容器的体积　　　　 d.加入合适的催化剂

（4）实验室模拟反应2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g)　　 △H=-64.2kJ/mol，在密闭容器中加入一定量的碳和NO2，维持温度是T2℃，如图2为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。

①请从动力学角度分析，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因___；

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)；在T2℃、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数___(用计算表达式表示，不必化简)；已知：气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。

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近年来，汽车尾气催化净化成为极其重要的环保产业。请回答下列问题：

I.治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是在汽车的排气管道上安装一个催化转化装置。发生反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。

(1)实际测试某汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线如图一，0~10 s阶段，CO、NO百分含量没有明显变化的原因是______；

(2)在密闭容器中充入10 mol CO和8 mol NO发生反应，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图二。

①已知T2>T1，则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，△H___0（填“>”、“=”或“<”）。

②为同时提高反应速率和NO的平衡转化率，可采取的措施有______(填字母序号)。

a.改用高效催化剂　　　　 b.缩小容器的体积

c.增加CO的浓度　　　　 d.升高温度

③压强为10MPa、温度为T1下，该温度下用分压表示的平衡常数Kp=___MPa-1（分压=总压×物质的量分数）。

II.汽车尾气中CO与N2O会发生反应：N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　　 ΔH。几种物质的相对能量如下：

(3)ΔH=___kJ/mol。

(4)实验室用Fe+作催化剂，以N2O和CO投入比为1：1模拟上述反应，其总反应分两步进行：

第一步：Fe++N2OFeO++N2；

第二步：___（写反应方程式）。

催化过程中，c(N2)和c(CO2)几乎相等，由此判断该反应进行的快慢由第___步反应决定。

请在如图中绘制反应在催化剂作用下的“能量～反应过程”示意图___。已知：两步反应均放热。

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近年来雾霾天气经常肆虐北京、天津、河北等地区，其中汽车尾气和燃煤是造成空气污染的原因之一。因此研究氮氧化物的反应机理，对消除和防治环境污染有重要意义。

(1) 对于2NO(g) + 2H2(g) = N2(g) + 2H2O(g)　 △H = − 665 kJ/mol 的反应分三步完成：

① 2NO(g) = N2O2(g)　　 (快)

② N2O2(g) + H2(g) = N2O(g) + H2O(g)　　 (慢)

③ ______________________________　　 (快)，请完成第③步的化学方程式。因此决定此总反应速率的是第_____步的反应。(填序号)

(2) 已知：H2(g) + CO2(g) = H2O(g) + CO(g)　　 △H = + 41 kJ/mol汽车尾气的净化原理主要是用催化剂把NO与CO反应转化为两种对大气无污染的气体，试写出该反应的热化学方程式：______________。

该反应在一定条件下达到平衡后，为了能加快反应速率并让反应向正方向移动，可采取的措施有：（__________）

A．适当升高温度　　 B．适当降低温度　　 C．压缩体积增大压强　　 D．使用正催化剂

该反应采取上述措施重新达到平衡后K值将______(填“增大”、“减小”和“不变”)

(3) 升高温度能让绝大多数的化学反应加快反应速率，但是研究发现2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g)　 △H < 0　 存在一些特殊现象。现有某化学小组通过实验测得不同温度下该反应速率常数k (代表反应速率的一个常数)的数值如下表：

由实验数据测到v(正)~c(O2)的关系如图所示，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为_____点(填字母)，并解析原因：①__________，②__________。

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近年来雾霾天气经常肆虐北京、天津、河北等地区，其中汽车尾气和燃煤是造成空气污染的原因之一。因此研究氮氧化物的反应机理，对消除和防治环境污染有重要意义。

(1) 对于2NO(g) + 2H2(g) = N2(g) + 2H2O(g)　 △H = − 665 kJ/mol 的反应分三步完成：

① 2NO(g) = N2O2(g)　　 (快)

② N2O2(g) + H2(g) = N2O(g) + H2O(g)　　 (慢)

③ ______________________________　　 (快)，请完成第③步的化学方程式。因此决定此总反应速率的是第_____步的反应。(填序号)

(2) 已知：H2(g) + CO2(g) = H2O(g) + CO(g)　　 △H = + 41 kJ/mol汽车尾气的净化原理主要是用催化剂把NO与CO反应转化为两种对大气无污染的气体，试写出该反应的热化学方程式：______________。

该反应在一定条件下达到平衡后，为了能加快反应速率并让反应向正方向移动，可采取的措施有：（__________）

A．适当升高温度　　 B．适当降低温度　　 C．压缩体积增大压强　　 D．使用正催化剂

该反应采取上述措施重新达到平衡后K值将______(填“增大”、“减小”和“不变”)

(3) 升高温度能让绝大多数的化学反应加快反应速率，但是研究发现2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g)　 △H < 0　 存在一些特殊现象。现有某化学小组通过实验测得不同温度下该反应速率常数k (代表反应速率的一个常数)的数值如下表：

由实验数据测到v(正)~c(O2)的关系如图所示，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为_____点(填字母)，并解析原因：①__________，②__________。

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(20分)碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题。请回答：

（1）消除汽车尾气中的NO、CO，有利于减少对环境的污染。已知如下信息：

②在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体，写出反应的热化学方程式___________________。

（2）在催化剂作用下，CO2和H2可以制取甲醇，在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 　 △H<0

测得CO2（g）和CH3OH(g)的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：

①从反应开始到平衡，H2O的平均反应速率v(H2O)=_________________________。此反应的平衡常数为_________________。

②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是_________________(填序号)

A．升高温度　　　 　　　　　 　 B．将CH3OH(g)及时液化移出

C．选择高效催化剂　　 　　　 D．再充入1 molCO2和4molH2

（3）用间接电化学法除去NO的过程，如图所示：已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间，写出阴极的电极反应式：____________。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：________________。

（4）①工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO2，分别生成NaHSO3、NH4HSO3，其水溶液均呈酸性。相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c(SO32-)较小的是，用文字和化学用语解释原因__________________。

②废气中的SO2可用NaOH溶液吸收，吸收SO2后的碱性溶液还可用于C12的尾气处理，吸收C12后的溶液仍呈强碱性。则吸收C12后的溶液中一定存在的阴离子有OH-_____、_____；还可能存在SO32-，取该溶液于试管中，滴加黄色的溴水，得到无色溶液。此实验不能证明溶液中含有SO32-，理由是：________________(用离子方程式表示)。

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研究NOx、CO等大气污染物的测量及处理具有重要意义。

（1）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。NOx在催化转化器中被CO还原成N2排除。写出NO被CO还原的化学方程式：________________。

（2）选择性催化还原技术(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术，即在金属催化剂作用下，用还原剂(如NH3)选择性地与NOx反应生成N2和H2O。

①已知：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJ•mol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180kJ•mol-1

完成该方法中主要反应的热化学方程式

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=_________________。

②该方法应控制反应温度在315~400℃之间，反应温度过低会影响反应速率，但温度也不宜过高，原因是___________________。

③氨氮比[n(NH3)／n(NO)]会直接影响该方法的脱硝率。350℃时，只改变氨气的投放量，反应物x的转化率与氨氮比的关系如右图所示，则X是________________ (填化学式)。当n(NH3)／n(NO)＞1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是________________ 。

（3）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：

①Pt电极上发生的是______________反应（填“氧化”或“还原”）。

②写出NiO电极的电极反应式：___________________________________。

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（14分）能源开发、环境保护、资源利用等是当今社会的热门话题。请根据所学化学知识回答下列问题：

（1）汽车上安装催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NOx、碳氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。

已知：N₂(g) + O₂(g)＝2NO(g)        △H＝+180.5 kJ · mol^－1；

2C(s)+ O₂(g)＝2CO(g)        △H＝－221.0 kJ · mol^－1；

C(s)+ O₂(g)＝CO₂(g)          △H＝－393.5 kJ · mol^－1

则尾气转化反应2NO(g) +2CO(g)＝N₂(g)+2CO₂(g)的△H＝________________。

（2）汽车尾气分析仪对CO的含量分析是以燃料电池为工作原理，其装置如下图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O^2－可以在固体介质中自由移动。

下列说法中正确的是_____________(填字母序号)。

A．负极的电极反应式为：CO + O^2－―2e^－＝CO₂

B．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

C．工作时电极b作正极，O^2－由电极a通过固体介质向电极b迁移

D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高

（3）某硝酸厂利用甲醇处理废水。在一定条件下，向废水中加入CH₃OH，将HNO₃还原成N₂。若该反应消耗32 g CH₃OH转移6 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比为______________。

（4）煤的间接液化是先转化为CO和H₂，再在催化剂作用下合成甲醇。若在一定温度下，向1 L密闭容器中加入CO和H₂，发生反应CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)，经10 min反应达到平衡时测得各组分的浓度如下：

① 该反应的平衡常数表达式为：K＝_____________________。

② 该时间内反应速率v(H₂)＝_________________。

③ 平衡时CO的转化率为_________________(保留1位小数)。

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