氮氧化物（NOx）造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危...

氮氧化物（NOx）造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。采用合适的还原剂能够实现烟气的高效脱硝。

（1）活性炭还原脱硝可防止氮氧化物污染，已知：

①N2（g）+O2（g）═2NO（g）　　 △H1=+180.5kJ•mol-1

②2C（s）+O2（g）═2CO（g）　　 △H2=-221.0kJ•mol-1

③2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）　　 △H3=-556.0kJ•mol-1

则反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）△H=__kJ•mol-1

（2）用活性炭对NO进行还原，采用相同质量不同粒径的同种催化剂M和N，测量相同时间内烟气的脱氮率，结果如图所示。

①在M、N两种不同粒径催化剂作用下，出现M和N两条不同的脱氮率与温度的变化曲线的原因是___。

②判断M曲线上最高点A点对应的脱氮率__（填“是“或“不是”）该温度下的平衡脱氮率。

③25℃下，用NaOH溶液作捕提剂吸收产生的CO2，不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品。某次捕捉后得到pH=12的溶液，已知：25℃下Ka2（H2CO3）=5.6×10-11，试通过计算溶液中c（CO32-）：c（HCO3-）=__。

（3）在一恒容密闭容器中，使用某种催化剂对反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）△H＜0进行相关实验探究。改变投料比（n0（SO2）：n0（NO2）]进行多组实验（各次实验的温度可能相同，也可能不同），测定SO2的平衡转化率[α（SO2）]。已知：KR=16，KZ=1，部分实验结果如图所示。

①如果要将图中R点的平衡状态改变为X点的平衡状态，应采取的措施是__。

②图中R、X、Y、Z四点对应的实验温度分别为TR、TX、TY，TZ通过计算选择下列选项中两个温度相等是__（填标号）。

A．TR和TY　　　 B．TR和TZ　　　 C．TX和TZ　　　 D．TY和TZ

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环境污染已严重危害人类的生活。下列对应关系正确的是

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氮氧化物NOx（主要指NO和NO2）会形成酸雨、光化学烟雾，破坏臭氧层，是大气主要污染物之一，有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。

(1)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应:

2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)　K1　ΔH1<0　(Ⅰ)

2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH2<0　(Ⅱ)

①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=____(用K1、K2表示)。

②为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内υ(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1，则平衡后NO的转化率α1=____。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2____α1(填“>”“<”或“=”)，平衡常数K2____(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)NO能与N2O反应生成N2和NO2，反应的能量变化如下图所示，若生成1 mol N2，其ΔH=____kJ·mol-1。

(3)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图甲所示。

①由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为_____________。当NO2与NO的物质的量之比为1:1时，与足量氨气在一定条件下发生脱氮反应。该反应的化学方程式为______________。

②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业选取的最佳催化剂为________。

(4)利用电化学装置可消除氮氧化物污染，变废为宝。图丙装置实现的能量转化形式是_______。图丁为电解NO制备NH4NO3的装置，该装置中阳极的电极反应式为___________________。

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工业废气和汽车尾气含有多种氮氧化物，以NOx表示，NOx能破坏臭氧层，产生光化学烟雾，是造成大气污染的来源之一。按要求回答下列问题：

（1）NO2与N2O4存在以下转化关系：2NO2(g)N2O4(g)。

①已知：标准状况(25℃、101kPa)下，由最稳定的单质生成1mol化合物的焓变(或反应热)，称为该化合物的标准摩尔生成焓。几种氧化物的标准摩尔生成焓如表所示：

则NO2转化成N2O4的热化学方程式为__。

②将一定量N2O4投入固定容积的恒温容器中，下述现象能说明反应达到平衡状态的是__(填标号)。

A．v(N2O4)=2v(NO2)　　　　　　 B．气体的密度不变

C．不变　　　　　　　　 D．气体的平均相对分子质量不变

③达到平衡后，保持温度不变，将气体体积压缩到原来的一半，再次达到平衡时，混合气体颜色____填“变深”“变浅”或“不变”)，判断理由是___。

（2）在容积均为2L的甲、乙两个恒容密闭容器中，分别充入等量NO2，发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)。保持温度分别为T1、T2，测得n(NO2)与n(O2)随时间的变化如图所示：

①T1时，反应从开始到第2min，平均速率v(O2)=__，该温度下平衡常数K=__。

②实验测得：v正=k正c2(NO2)，v逆=k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响，下列有关说法正确的是__(填标号)。

A．反应正向放热

B．a点处，v逆(甲)<v逆(乙)

C．k正(T2)>k正(T1)

D．温度改变，k正与k逆的比值不变

（3）硫代硫酸钠(Na2S2O3)在碱性溶液中是较强的还原剂，可用于净化氧化度较高的NOx废气，使之转化为无毒、无污染的N2。请写出NO2与硫代硫酸钠碱性溶液反应的离子方程式：__。

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NO_X是生成光化学烟雾、破坏自氧层和形成酸雨的前驱气体之一。烟道气中氮氧化物可采用氯气催化脱硝，右图是相同流速不同温度下的脱硝率，反应方程式可表示为2NH₃(g)+NO(g)+NO₂(g)2N₂(g)+3H₂O(g)下列说法正确的是     （    ）

A．脱硝的适宜温度约400℃左右

B．平衡时，其他条件不变，升高温度该反应的平衡常数增大

C．其他条件不变，使用高效催化剂，脱硝率增大

D．单位时间内消耗NO和N₂的物质的量比为1：2时，反应达到平衡

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氮氧化物是造成酸雨、臭氧空洞、光化学烟雾等环境问题的主要原因之一。如何消除大气污染物中氮氧化物已成为人们关注的主要问题之一。

I.NH3-SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法。该法是利用氨的还原性，在一定条件下，将烟气中的NOx直接还原为N2。

主要反应原理为：4NH3+4NO+O24N2+6H2O

（1）已知有下列热化学方程式：

①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(1)　 △H =-1891.5kJ•mol-1

②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H =+180.5kJ•mol-1

③H2O(1)=H2O(g)　 △H =+44.0kJ•mol-1

则氨气与氧气反应生成NO和气态水的热化学方程式为_________________________________。

（2）其他条件相同，某2 L密闭容器中分别投入2 mol NH3、2 mol NO、1 mol O2，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图所示。

①工业上选择催化剂乙的原因是_________________。

②在催化剂甲作用下，高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是_______________________。

Ⅱ.CH4可以消除氮氧化物的污染。主要反应原理为：CH4(g)+2NO2(g)= CO2(g)+2H2O(g)+ N2(g)　 △H=-868.7kJ•mol-1

（3）在3.00L密闭容器中，通入0.100mol CH4和0.200mol NO2，在一定温度下进行上述反应，反应时间(t)与容器内气体总压强(P) 的数据见下表：

由表中数据，计算0-4min内v(NO2)=____________，该温度下的平衡常数K=________________。

（4）在一恒容装置中，通入一定量CH4和NO2，测得在相同时间内和不同温度下，NO2的转化率α(NO2)如下图，则下列叙述正确的是_____________

A.若温度维持在200℃更长时间，NO2的转化率将大于19%

B.反应速率：b点的v(逆)>e点的v(逆)

C.平衡常数： c点=d点

D.在时间t内，提高c点时NO2的转化率和反应速率，可适当升温或增大c(CH4)

Ⅲ.工业上也常采用电解的方法消除氮氧化物的污染。

（5）清华大学曹天宇等人研究的基于固体氧化物电解池(SOEC)的NOx电化学还原技术，为大气污染物治理开拓了新颖的思路。SOEC反应器的工作原理如图所示。电源的a 是________极。写出阴极的电极反应式：__________________________________。

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建设“美丽中国”首先要做好环境保护与治理。氮氧化物(NOx)是严重的大气污染物，其主要来源有汽车尾气和硝酸工厂等。氮氧化物(NOX)能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计了如下转化氮氧化物的几种方案。请回答下列问题：

(1)方案Ⅰ：利用甲烷在催化剂条件下还原NOx，相关反应如下：

①N2(g)+O2(g)=2NO(g)　　 ∆H1=+180.5kJ/mol

②CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)　　 ∆H2=-574kJ/mol

③CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+2H2O(l)　　 ∆H3=-1160kJ/mol

则表示甲烷燃烧热的热化学反应方程式是 ___ 。

(2)方案Ⅱ：利用CO在催化剂条件下还原NOx：2NOx(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)　 ∆H。向容积均为2L的甲(温度为T1)、乙(温度为T2)两个恒容密闭容器中分别充入2 mol NO2(g)和3 mol CO(g)。反应过程中两容器内CO2的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示：

①甲容器中，平衡时NO2的转化率为____；

②T1___T2(填“>”或“<”)；△H___0(填“>”或“<”)，判定的依据是____；

③T2温度时，该反应的平衡常数K=____；

④乙容器达到平衡后，再充入3 mol NO2和2 molCO2，此时v(正)___v(逆)(填“>”“<”或“=”)。

(3)方案3：可以利用原电池原理处理氮氧化合物，原理如图。则其正极的电极反应式为____。

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雾霾严重危害人类健康和生态环境，开发稳定高效的脱硫脱硝工艺技术是国内外研究的热点。研究表明，氮氧化物(NOx)和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，其转化关系如下图所示。

(1)NH3的电子式是_________。

(2)NH4NO3溶液中的离子浓度由大到小顺序是_________。

(3)①已知：SO2生成SO3总反应方程式是

2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　　 ΔH＝－196.6 kJ/mol

此反应可通过如下两步完成：

2NO(g)＋O2 (g ) 2NO2(g)　　 ΔH1＝－113 kJ/mol

NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)　　 ΔH2＝_________。

② 一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1 mol，5min达到平衡，此时容器中NO2和NO的浓度之比为1∶3，则NO2的平衡转化率是_________。

(4)利用NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。

① 制备少量NaClO2，其装置如下图所示：

装置I控制温度在35~55℃，通入SO2将NaClO3还原为ClO2(沸点：11℃)，反应的离子方程式是_____________________________________________，

装置Ⅱ中反应生成NaClO2，此反应中作为氧化剂的是_______________ ，反应后溶液中阴离子除了ClO2－、ClO3－、Cl－、ClO－、OH－外还可能含有的一种阴离子是_______________ 。

② 用制得的NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂同时对NO、SO2进行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在温度一定时，n(H2O2)/n(NaClO2)、溶液pH对脱硫脱硝的影响如下图所示：

从上图中可知脱硫脱硝最佳条件是_________。图 中SO2的去除率随pH的增大而增大，而NO 的去除率在pH>5.5时反而减小，请解释NO去除率减小的可能原因是______________________________。

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