氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用。(1)烟气中的氮氧化物(NOx)可与甲烷在一...

氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用。

(1)烟气中的氮氧化物(NOx)可与甲烷在一定条件下反应转化为无害成分，从而消除污染。已知

则 CH4 脱硝的热化学方程式为 CH4 (g) + 4NO (g)⇌CO2 (g) + 2N2 (g) + 2H2O ΔH=_________kJ/mol(用 a、b 表示)；平衡常数 K3=_________(用 K1、K2 表示)。

(2)用活性炭还原法可以消除NO 的污染，发生的反应为C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g)。1molNO 和足量的活性炭在T℃、容积恒定为2L的密闭容器中反应，经过5min反应达到平衡，测得NO的物质的量为0.4mol。

①从反应开始到5min,用氮气表示的平均反应速率为_________。达到平衡后，向容器中再通入0.1molNO气体和0.3molCO2气体，则此平衡将_________(填“正向移动”“不移动”或“逆向移动”)。

②能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是_________(填标号)。

a.NO和N2的体积比保持不变

b.单位时间内生成2nmolNO的同时消耗nmolCO2

c.恒温恒容条件下，反应体系的压强不再发生改变

d.恒容条件下，混合气体的平均相对分子质量不变

(3)某实验小组模拟4CO(g)＋2NO2(g) ⇌4CO2(g)＋N2(g)　 ΔH=-1200kJ·mol-1净化过程，一定温度下，在2L的恒容密闭容器中，起始时按照甲、乙两种方式进行投料，经过一段时间后达到平衡状态，测得甲中CO的转化率为50%，则该反应的平衡常数为__________；两种方式达平衡时，N2的体积分数：甲______乙(填“>、=、<或不确定”)

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化学在工农业生产和日常生活中都有着重要的应用。下列说法错误的是(　　　 )

A．半导体行业中有一句话：“从沙滩到用户”，计算机芯片的材料是二氧化硅

B．利用催化设施，可以将汽车尾气中CO和NO转化为无害气体

C．锅炉水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，后用酸除去

D．防止酸雨发生的重要措施之一是使用清洁能源

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甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。

（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知：

CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1

CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2

现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体，用16 g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8 kJ热量。

①该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为____________。

②已知上述热化学方程式中ΔH1＝－1160 kJ/mol，则ΔH2＝____________。

③在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体，写出该反应的热化学方程式：______________。

（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛地研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

④B极为电池____________极，电极反应式为________________。

⑤若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为______________(标准状况下)，实际上消耗的甲烷体积(折算到标准状况)比理论上大，可能原因为________________。

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甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。

(1)一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知：

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　　 ∆H1=-1160kJ/mol

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

现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2 的混合气体。

①该混合气体中NO 和NO2 的物质的量之比为________；

②在一定条件下NO气体可以分解为NO2 气体和N2 气体，写出该反应的热化学方程式：________.

(2)以甲烷为燃料的新型燃料电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前已得到了广泛的研究。如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。

①B极为电池________极，电极反应式为________。

②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1mol/L的硫酸铜溶液，写出阳极的电极反应式：_______；标准状况下，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为________，实际上消耗的甲烷体积( 已折算成标准状况下)比理论上大，可能原因为______________。

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碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g) + 4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　 ΔH1＝－574 kJ·mol－1

CH4(g) + 4NO(g) = 2 N2(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　　 ΔH2

若2 mol CH4 还原NO2 至N2，整个过程中放出的热量为1734 kJ，则ΔH2＝　　　　 ；

（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下： Fe2O3(s) + 3CH4(g) 2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g)　　 ΔH>0

① 若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为 _________ 。

② 若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是_____(选填序号)

a．CH4的转化率等于CO的产率

b．混合气体的平均相对分子质量不变

c．v（CO）与v（H2）的比值不变

d．固体的总质量不变

③ 该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA____KB（填“>”、“ <”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些　　　　 。

a．H2的逆反应速率

b．CH4的的体积分数

c．混合气体的平均相对分子质量

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碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　 ΔH1＝－574 kJ·molˉ1

CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　 ΔH2

若2mol CH4 还原NO2 至N2，整个过程中放出的热量为1734 kJ，则ΔH2＝　　　　　　 　　　 。

（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为：Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)　 ΔH>0

①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为　　　　　　 　　　　　　　

②若该反应在恒温恒容容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是　　　　　　　 　　　　

A．CH4的转化率等于CO的产率

B．混合气体的密度不变

C．v（CO）与v（H2）的比值为1：2

D．固体的总质量不变

③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA　　 　 　　 KB（填“>”、“<”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些　　　　　　　　 　 　　　　

A．H2的逆反应速率

B．CH4的的体积分数

C．混合气体的平均相对分子质量

D．CO的体积分数

（3）若往20mL 0.0lmol·L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图所示，下列有关说法正确的是　　　 　　　　　　 　

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L-1

②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L-1

③HNO2的电离平衡常数：b>a

④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na+)>c(NO2-)>c(OH)>c(H+)

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含氮化合物在生产、生活和科研中有着广泛的应用。

（1）工业上采用NH3为还原剂处理烟气（假设烟气中的NO和NO2的物质的量相等，且反应产物为无毒气体），测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率。如图，下列列说法正确的是(填写下列字母编号)

a．相同条件下，改变压强对脱氮率有影响

b．曲线最高点表示此时平衡转化率最高

c．相同条件下，加入不同的催化剂能够改变反应物的转化率

d．上述反应的化学方程式为：NO＋NO2＋2NH32N23H2O

（2）已知： 2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H=－43.0KJ·mol-1

—定条件下，将2molNH3和1molCO2充入容积为2L的密闭容器中发生反应。反应进行2min时，放出热量21.5kJ，则2min内该反应的反应速率υ(NH3)=　　 　　 　　　 ，此时混合气体中NH3的体积分数为　　　　　　　　　　 。

（3）在25℃下，将a mol•L-1的NH4NO3溶液与0.01mol•L-1的NaOH等体积混合，反应平衡时，测得溶液pH=7，则NH4NO3溶液的物质的量浓度a___________0.01mol•L-1（填“＞”、“＜”或“＝”）；滴加NaOH的过程中水的电离平衡将　　　　 　　 （填“正向”、“不”或“逆向”）移动。请你设计实验，比较NH3 • H2O的电离程度和NH4NO3的水解程度大小　　　　　　　　　　　　　　　 。

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硝酸厂的烟气中含有一定量的氮氧化物（NOx）,通常要将烟气中的氮氧化物转化为无毒无害的物质即脱硝。

（1）用空气-水脱硝的方法是最经济的方法。

已知：①2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H1=-123.4kJ·mol-1

②3NO2（g）+H2O（1）=2HNO3（aq）+NO（g）△H2=-73.6kJ·mol-1

写出NO（g）、O2（g）和液体水反应生成HNO3（aq）的热化学方程式______。

（2）吸收电解法是脱硝的种重要方法。先用稀硝酸吸收NOx、反应生成HNO2（一元弱酸），再将吸收液加入电解槽中进行电解，使之转化为硝酸，其电解装置如下图所示。

①图中a应连接电源的________（正极或负极），其电极反应式为_____。

②电解过程中总反应的化学方程式是_____。有10 mol HNO2参加反应.氧化产物的物质的量是_____。

③阴极区产生1mol氮气时，理论上阳极区减少H+的物质的量约为_____。

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（Ⅰ）硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。已知：重晶石（BaSO4）高温煅烧可发生一系列反应，其中部分反应如下：

①BaSO4（s）+4C（s）＝BaS（s）+4CO（g）△H＝+571.2kJ・mol—1

②BaS（s）＝Ba（s）+S（s）△H＝+460kJ・mol—1

已知：③2C（s）+O2（g）＝2CO（g）△H=-221kJ・mol—1

则：Ba（s）+S（s）+2O2（g）＝BaSO4（s）　 △H＝　　　　　　　　　　　 。

（Ⅱ）污染与环境保护已经成为现在我国最热门的一个课题，污染分为空气污染，水污染，土壤污染等。

（1）为了减少空气中SO2的排放，常采取的措施就洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是　　　　　　 （选填序号）。

a．Ca（OH）2　　　　　　　　　　 b．CaCl2　　　　　　　　　　　　　 c．Na2CO3　　　　　　　　　　 d．NaHSO3

（2）为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用（NH4）2CO3，反应为：（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）＝2NH4HCO3 （aq）　 ΔH3　 为研究温度对（NH4）2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的（NH4）2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如图

则：

① △H3　　　　　　　 0（填“＞”、“＝”或“＜”）。

② 在T4～T5这个温度区间，容器内CO2气体浓度变化趋势的原因是：　　　　　　　　　　　　 。

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（16分）金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系。请回答下列问题：

（1）一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂，利用如下反应回收燃煤烟气中的硫。反应为：2CO（g）+SO2（g）2CO2（g）+S（l） △H= -270kJ∙mol-1

其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，不考虑催化剂的价格因素，选择　 　 为该反应的催化剂较为合理。（选填序号）

a.Cr2O3　　 　　　 b.NiO 　　 　　 c.Fe2O3

选择该催化剂的理由是：　　　 　 　 。

某科研小组用选择的催化剂，在380℃时，研究了n（CO） : n（SO2）分别为1:1、3:1时，SO2转化率的变化情况（图2）。则图2中表示n（CO） : n（SO2）＝3:1的变化曲线为　　 　　 。

（2）科研小组研究利用铁屑除去地下水中NO3-的反应原理。

①pH＝2.5时，用铁粉还原KNO3溶液，相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图3（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t1时刻前发生反应的离子方程式　 　　 　 ；t1时刻后，反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有明显变化，可能的原因是 　 　 。

②若在①的反应中加入活性炭，可以提高除去NO3-的效果，其原因可能是 　　 　　 。正常地下水中含有CO32－，会影响效果，其原因有：a．生成FeCO3沉淀覆盖在反应物的表面，阻止了反应的进行；b． 　 　 。

（3）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。放电时电池正极反应为 　 　 。

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