2009年2月，日本产业技术综合研究所能源技术研究部门能源界面技术研究小组组长周豪慎和日本...

2009年2月，日本产业技术综合研究所能源技术研究部门能源界面技术研究小组组长周豪慎和日本学术振兴会（JSPS）外籍特别研究员王永刚共同开发出了新构造的大容量锂空气电池。下列说法不正确的是

A.放电时的正极反应为O2+2H2O+4e-→4OH-

B.充电时正极附近pH降低

C.若用该电池作电源电解硫酸镁溶液，当电路中有0.02mol e-转移时，阴极增重0.24g

D.在该电池中，放电反应生成的不是固体的Li2O，而是容易溶解在水性电解液中的LiOH（氢氧化锂）。因此，氧化锂在空气电极堆积后，不会导致工作停止

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“富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临的现状。随着能源的日益紧张，发展“煤化工”对我国能源结构的调整具有重要意义。下图是煤化工产业链之一。

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出热值很高的煤炭合成气，其主要成分是CO和H₂。CO和H₂可作为能源和化工原料，应用十分广泛。

（1）已知：C(s)+O₂(g)=CO₂(g)             ΔH₁＝－393.5 kJ·mol^–1           ①

C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)       ΔH₂＝＋131.3 kJ·mol^–1           ②

则反应CO(g)+H₂(g) +O₂(g)= H₂O(g)+CO₂(g)，ΔH= _________kJ·mol^–1。在标准状况下，33.6 L的煤炭合成气(设全部为CO和H₂)与氧气完全反应生成CO₂和H₂O，反应中转移______mole^－。

（2）在一恒容的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)

①下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是_______

a．体系压强保持不变

b．密闭容器中CO、H₂、CH₃OH(g)3种气体共存

c．CH₃OH与H₂物质的量之比为1:2

d．每消耗1 mol CO的同时生成2molH₂

②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。

A、B两点的平衡常数_____(填“前者”、“后者”或“一样”)大； 达到A、C两点的平衡状态所需的时间t_A________t_C(填“大于”、“小于”或“等于”)。

在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是_____________(答出两点即可)。

（3）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，是用煤炭气(CO、H₂)作负极燃气，空气与CO₂的混合气体为正极燃气，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔点混合物做电解质，以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。负极的电极反应式为：CO + H₂－4e^－ + 2CO₃^2－= 3CO₂+H₂O；则该电池的正极反应式为____________。

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“碳捕捉和储存（CCS）技术”是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所产生的二氧化碳分离出来再利用。当前，二氧化碳及其产品的开发、应用是很多科学家致力研究的课题。下列有关说法不正确的是                  （    ）

A．对捕捉到的二氧化碳进行净化，然后用于制造干冰

B．以捕捉到的二氧化碳为原料，用来制备甲醇等产品

C．用捕捉到的二氧化碳与海藻发生光合作用，可提高海藻产量

D．人类应将大气中的二氧化碳全部捕捉，以防产生温室效应

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“碳捕捉和储存(CCS)”技术是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所产生的二氧化碳分离出来再利用。当前，二氧化碳及其产品的开发、应用是很多科学家致力研究的课题。下列有关说法不正确的是(　 )

A．人类应将大气中的二氧化碳全部捕捉，以防产生温室效应

B．对捕捉到的二氧化碳进行净化，然后用于制造干冰

C．以捕捉到的二氧化碳为原料，用来制备甲醇等产品

D．用捕捉到的二氧化碳与海藻发生光合作用，可提高海藻产量

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近年来，为应对温室气体排放问题和日益增长的能源需求问题，CO2综合利用技术作为潜在的解决方案受到了研究者的广泛关注。请按照要求回答问题

（1）CO常用于工业冶炼金属，下图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中与温度（t）的关系曲线图。下列说法正确的是________。（填序号）

A 工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO的含量

B CO不适宜用于工业冶炼金属铬（Cr）

C 工业冶炼金属铜（Cu）时较低的温度有利于提高CO的利用率

D CO还原PbO2的反应△H>0

（2）一定条件下Pd－Mg/SiO2催化剂可使CO2 “甲烷化”变废为宝，最佳催化温度是200℃～300℃左右，超过300℃催化剂会完全失活、反应停止。向密闭容器通入v（CO2）：v（H2）＝1：4的反应气体，常温进料开始加热，画出生成甲烷的量随温度的变化曲线_________。

（3）在载人航天器中应用电化学原理，以Pt为阳极，Pb（CO2的载体）为阴极KHCO3溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO2同时产生O2和新的能源CO，则阴极的电极反应式为___________；室温下H2CO3电离常数约为K1＝4×10－7，K2＝5×10－11，则0.025 mol·L－1的H2CO3溶液的pH约等于__________（不考虑第二步电离和H2O的电离）

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“废气”的综合处理与应用技术是科研人员的重要研究课题，CO、SO2、NO2是重要的大气污染气体。

（1）处理后的CO是制取新型能源二甲醚(CH3OCH3)的原料。

已知①CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g)　 ΔH1= -41.0 kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH2= -49.0 kJ/mol

③CH3OCH3(g)+H2O(g) ⇌ 2CH3OH(g)　 ΔH3= +23.5 kJ/mol

则反应2CO(g)+4H2(g) ⇌ CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=________.

（2）已知973 K时,SO2与NO2反应生成SO3和NO，将混合气体经冷凝分离出的SO3可用于制备硫酸。

①973 K时，测得:NO2(g) ⇌ NO(g)+ O2(g)　　 K1=0.018；SO2(g) + O2(g) ⇌SO3(g)　　 K2=20；则反应SO2(g)+NO2(g) ⇌SO3(g)+NO(g)的K3=________

②973K时,向容积为2 L的密闭容器中充入SO2、NO2 各0.2mol。平衡时SO2的转化率为______。

③恒压下，SO2的分压PSO2随温度的变化如图所示:

当温度升高时,SO2(g)+NO2(g) ⇌SO3(g)+NO(g)的化学平衡常数______(填“增大”或“减小”)， 判断理由是______________________。

（3）用纳米铁可去除污水中的NO3－。

①纳米铁粉与水中NO3－反应的离子方程式为4Fe+NO3－+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。研究发现，若pH偏低将会导致NO3－的去除率下降，其原因是______________________。

②相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中的NO3－的速率有较大差异。下表中Ⅰ和Ⅱ产生差异的原因可能是________________________________________；Ⅱ中0~20min，用NO3－表示的平均反应速率为______________mol·L－l·min－1。

（4）用NaOH溶液吸收SO2可得NaHSO3溶液,对NaHSO3溶液中各离子浓度的关系，下列分析不合理的是___。(已知常温下K1(H2SO3)=1.5×10－2，,K2(H2SO3)=1.02×10－7)

A．c(Na+)+c(H+)=c(HSO3－) +2c(SO32－) +c(OH－)　　　　

B．c(Na+) =c(HSO3－) +c(SO32－) +c(H2SO3)

C．c(Na+) >c(SO32－) >c(HSO3－) > (OH－)c>c(H+)　　　　

D．c(H+) +c(SO32－) =c(OH－) +c(H2SO3)

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“废气”的综合处理与应用技术是科研人员的重要研究课题，CO、SO2、NO2是重要的大气污染气体。

（1）处理后的CO是制取新型能源二甲醚(CH3OCH3)的原料。

已知①CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g)　 ΔH1= -41.0 kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH2= -49.0 kJ/mol

③CH3OCH3(g)+H2O(g) ⇌ 2CH3OH(g)　 ΔH3= +23.5 kJ/mol

则反应2CO(g)+4H2(g) ⇌ CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=________.

（2）已知973 K时,SO2与NO2反应生成SO3和NO，将混合气体经冷凝分离出的SO3可用于制备硫酸。

①973 K时，测得:NO2(g) ⇌ NO(g)+ O2(g)　　 K1=0.018；SO2(g) + O2(g) ⇌SO3(g)　　 K2=20；则反应SO2(g)+NO2(g) ⇌SO3(g)+NO(g)的K3=________

②973K时,向容积为2 L的密闭容器中充入SO2、NO2 各0.2mol。平衡时SO2的转化率为______。

③恒压下，SO2的分压PSO2随温度的变化如图所示:

当温度升高时,SO2(g)+NO2(g) ⇌SO3(g)+NO(g)的化学平衡常数______(填“增大”或“减小”)， 判断理由是______________________。

（3）用纳米铁可去除污水中的NO3－。

①纳米铁粉与水中NO3－反应的离子方程式为4Fe+NO3－+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。研究发现，若pH偏低将会导致NO3－的去除率下降，其原因是______________________。

②相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中的NO3－的速率有较大差异。下表中Ⅰ和Ⅱ产生差异的原因可能是________________________________________；Ⅱ中0~20min，用NO3－表示的平均反应速率为______________mol·L－l·min－1。

（4）用NaOH溶液吸收SO2可得NaHSO3溶液,对NaHSO3溶液中各离子浓度的关系，下列分析不合理的是___。(已知常温下K1(H2SO3)=1.5×10－2，,K2(H2SO3)=1.02×10－7)

A．c(Na+)+c(H+)=c(HSO3－) +2c(SO32－) +c(OH－)　　　　

B．c(Na+) =c(HSO3－) +c(SO32－) +c(H2SO3)

C．c(Na+) >c(SO32－) >c(HSO3－) > (OH－)c>c(H+)　　　　

D．c(H+) +c(SO32－) =c(OH－) +c(H2SO3)

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“废气”的综合处理与应用技术是科研人员的重要研究课题，CO、SO2、NO2是重要的大气污染气体。

（1）捕集处理后的CO是制取新型能源二甲醚（CH3OCH3）的原料，已知：①CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），△H1=-41.0kJ•mol-1，②CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-49.0kJ•mol-1，③CH3OCH2（g）+H2O（g）2CH3OH（g）△H3=+23.5kJ•mol-1，则反应2CO（g）+4H2（g）CH3OCH2（g）+H2O（g）的△H=______。

（2）采用NaClO2溶液作为吸收剂可对烟气进行脱硝。323K下，向足量碱性NaClO2溶液中通入含NO的烟气，充分反应后，溶液中离子浓度的分析结果如下表，依据表中数据，写出NaClO2溶液脱硝过程中发生的总反应的离子方程式：______。

（3）已知973K时，SO2与NO2反应生成SO3和NO，混合气体经冷凝分离出的SO3可用于制备硫酸。

①973K时测得：NO2（g）NO（g）+1/2O2（g）K1=0.018；SO2（g）1/2+O2（g）⇌SO3（g）K3=20．则反应SO2（g）+NO2（g）O3（g）+NO（g）的K3=______。

②973K时，向体积为1L的恒容密闭容器中充入SO2、NO2各aml，平衡时SO2的转化率为______。

③恒压下SO2的分压p（SO2）随温度的变化如图所示。当温度升高时，SO2（g）+NO2（g）SO2（g）+NO（g）的化学平衡常数______（填“增大”或”减小”），判断理由是______。

（4）用纳米铁可去除污水中的NO3-，反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O；相同温度下，纳米铁粉去除不同水样中的NO3-的速率有较大差异，下表中Ⅰ和Ⅱ产生差异的原因可能是______；Ⅱ中0～20mim内用NO3-表示的平均反应速率为______mol•L-1•min-1。

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