新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其...

新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。NO和CO气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生反应：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)　 △H=－a kJ·mol-1。

（1）CO2的电子式为 　　　 　　　 　　 。

（2）已知2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)　 △H=－b kJ·mol-1；CO的燃烧　　 热△H=－c kJ·mol-1。书写在消除汽车尾气中NO2的污染时，NO2与CO的可逆反应的热化学反应方程式　 　　　　　　　　 　　 　　　 。

（3）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为　　　　　　　 ，0~15min　 NO的平均速率v(NO)=　　　　　　　 。

②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是　　 　　　　 　 （选填序号）。

a．缩小容器体积　　　　 b．增加CO的量　　　 c．降低温度　　　　 d．扩大容器体积

③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol，化学平衡将　　 　　　　 移动（选填“向左”、“向右”或“不”）， 移动后在达到平衡时的平衡常数是　 　　　　　　　 　 。

高三化学填空题中等难度题查看答案及解析

新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。NO和CO气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生反应：2CO(g)＋2NO(g)N₂(g)＋2CO₂(g)  △H=－a kJ·mol^-1。

（1）CO₂的电子式为 ________。

（2）已知2NO(g)＋O₂(g)=2NO₂(g)  △H=－b kJ·mol^-1；CO的燃烧   热△H=－c kJ·mol^-1。书写在消除汽车尾气中NO₂的污染时，NO₂与CO的可逆反应的热化学反应方程式 ________。

（3）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为________，0~15min  NO的平均速率v(NO)=________。

②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是________（选填序号）。

a．缩小容器体积      b．增加CO的量     c．降低温度      d．扩大容器体积

③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将________移动（选填“向左”、“向右”或“不”）， 移动后在达到平衡时的平衡常数是________。

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汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。主要污染物为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等，对人类和动、植物危害甚大。解决汽车尾气问题的主要方法是研究高效催化剂促使尾气中的一氧化碳和氮氧化物反应，转化成无污染的氮气和二氧化碳。

回答下列问题：

(1)在Co+的催化作用下，CO(g)还原N2O(g)的反应历程和能量变化如图所示(逸出后物质认为状态下发生变化，在图中略去)。已知总反应的化学方程式为：CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)。

该反应分两步进行：

第一步：Co+(s)+N2O(g)CoO+(s)+N2(g)　　 △H1=+15.9kJ•mol-1；

笫二步：___；△H2=___；

①填写第二步反应的热化学方程式，并根据反应历程图计算△H2的数值。

②该反应的最高能垒(活化能)为___。

(2)500℃条件下，在容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，发生上述反应，测得相关数据如下表：

①Q1+___358.6(填“>”“=”或“<”下同，t1___t2；

②500℃条件下，乙和丙两容器，气体混合物中N2O的物质的量分数x(N2O)与反应时间t的关系如下表：

根据上述实验结果，计算出乙容器中0~20s时间内的化学反应速率v(CO)=___；该反应的平衡常数K数值为：___；(保留3位有效数字)

③请推测并在图中画出甲容器中x(N2O)随时间变化的关系图象，标出恰好达到平衡时刻点的位置___。

(3)若将CO(g)还原N2O(g)的反应设计成如图的原电池装置，则该电池正极的电极反应式为___。

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汽车尾气排放的CO、NOx等气体是大气污染的主要来源，NOx也是雾天气的主要成因之一。

(1)科学家研究利用催化技术将尾气中有害的NO和CO转变成无毒的气体，其热化学方程式为：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)　　 △H1＝－746.5kJ·mol—1

已知：2C(s)＋O2(g)2CO(g)　　　　　　　　　　　　 △H2＝－221.0kJ・mol—1

CO2(g)C(s)＋O2(g)　　　　　　　　　　　　　　　　 △H3＝＋393.5kJ・mol—1

①C(s)的然烧热(△H)为_____________。

②NO(g)分解成两种气体单质的热化学方程式为_____________。

(2)一定温度下，向初始容积均为2L的A、B、C三个容器中，均投入5 mol CO气体和4 mol NO气体发生如下反应：2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)

①上图表示该反应中NO的平衡转化率()随温度、压强变化的示意图，则X代表的物理量是______，Y1_ Yz(填“＞”或“＜”)

②反应过程中，A容器中保持恒温恒压，B容器中保持恒温恒容，C容器中保持绝热恒容。下列说法错误的是________。

a．B、C两个容器中反应达到平衡所用的时长为：tB＞tC

b．3个容器中NO的平衡转化率的大小顺序为＞＞

c．当A容器内气体平均摩尔质量不变时，说明该反应处于化学平衡状态

d．当B容器内气体密度保持不变时，说明该反应处于化学平衡状态

③当B容器中保持平衡时，NO所占体积分数为25％。则相同温度下，A容器中逆反应的平衡常数K=_________(保留两位有效数字)

(3)利用反应NO2＋NH3→N2＋H2O(未配平)消除用电器NO2的简易装置如图所示。

①a电极上的反应式为_____________。

②常温下，若用该电池电解0.6L，饱和食盐水，一段时间后，测得饱和食盐水pH变为13，则理论上b电极上消耗B气体的体积为_______mL(标准状况；假设电解过程中溶液体积不变)。

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汽车尾气排放的NO和CO都是有毒的气体，科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成无毒的CO2和N2，减少污染。

（1）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H=+180.0 kJ/mol

2C（s）+O2（g）=2CO（g） △H=-221.0 kJ/mol

2C（s）+2O2（g）=2CO2（g） △H=-787.0 kJ/mol

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

（2）对于反应2NO（g）+2CO（g） N2（g）+2CO2（g），为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

①前2s内的平均反应速率 υ(CO2)=　　　　　　　　 mol/(L•s)。

②在该温度下，反应的平衡常数K=　　　　　　　　 。

（3）假设在恒容密闭容器中发生上述反应，下列有关说法正确的是　　　　　　 。

A．选用更有效的催化剂能提高尾气的转化率

B．升高反应体系的温度能提高反应速率， 提高尾气的转化率

C．相同温度下，若NO和CO的起始浓度分别为1.50×10－4 mol/L和2.00×10－4 mol/L，平衡时N2的体积分数比原平衡体系中N2的体积分数低

D．单位时间内消耗NO的物质的量等于生成CO2的物质的量时即达平衡状态

（4）用尾气NO2为原料可制新型硝化剂N2O5，原理：先将NO2转化为N2O4，再采用电解法制备N2O5，装置如右图所示则电源b极是__________极（填“正”“负”），生成N2O5电极反应式为　　　　　　　　　　 　　　　 ，电解一段时间后硝酸溶液的pH　　　 　　 　　 （填“增大”“减小”“不变”）。

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据公安部2019年12月统计，2019年全国机动车保有量已达3.5亿。汽车尾气排放的碳氢化合物、氮氧化物及一氧化碳是许多城市大气污染的主要污染物。氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。

I: (1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下：

①2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)；ΔH1＝－159.47 kJ·mol−1

②NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH2＝a kJ·mol−1

③2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH3＝－86.98 kJ·mol−1

则a为______。

(2)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为：NO＋NO2＋H2O＝2HNO2；2HNO2＋CO(NH2)2＝2N2↑＋CO2↑＋3H2O。

①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO2)＝5∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V(空气)∶V(NO)＝______(空气中氧气的体积含量大约为20%)。

②如图1表示尿素含量对脱氮效率的影响，从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为______%。

(3)图2表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式______，生产中可分离出的物质A的化学式为______。

II: 向容积为2L的密闭容器中加入活性炭足量和NO，发生反应: 　 △H＜0，NO和的物质的量变化如下表所示。

(1)T1℃温度下，反应进行了，用二氧化碳表示该反应的平均反应速率______。已知：气体分压气体总压体积分数。时用平衡分压代替平衡浓度计算平衡常数______。

第后，温度调整到，数据变化如上表所示，则______填“”“”或“”。

(3)若30min时，保持不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各，则此时反应______移动填“正向”“逆向”或“不”。

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Ⅰ．汽车尾气排放的NOX和CO污染环境，在汽车尾气系统中安装催化转化器，可有效降低NOX和CO的排放。

已知：①2CO(g)+O2(g)2CO2(g), △H=-566.0kJ·mol-1

②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.5 kJ·mol-1

回答下列问题：

（1） CO的燃烧热为___________，若1molN2(g)、1molO2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收946kJ、498kJ的能量，则1molNO (g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为___________kJ。

（2）为了模拟反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) 在催化转化器内的工作情况，控制一定条件，让反应在恒容密闭容器中进行，用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如表：

①前2s内的平均反应速率v(N2)___________。

②能说明上述反应达到平衡状态的是___________。

A．2n(CO2)=n(N2) 　　　　　　　　　　 B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．气体密度不变　　　　　　　　　　　　　 D．容器内气体压强不变

（3）在某恒容容器中发生下列反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，将一定量的NO2放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率随温度变化如图所示。

该反应为___________反应(填“吸热”或“放热”)，已知图中a 点对应温度下，NO2的起始压强P0为120kPa，计算该温度 下反应的平衡常数 Kp 的值为___________。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

Ⅱ．N2H4-O2燃料电池是一种高效低污染的新型电池，其装置如图所示：

N2H4的电子式为___________ ；a极的电极反应方程式为___________；

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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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（12分）

（l）当前频繁出现的雾霾天气与汽车尾气的排放有一定的关系，为了减少污染，可尝试使用汽车尾气净化装置，其原理如图所示。

写出净化过程中的总化学反应方程式 　　 。

（2）目前科学家也在尝试用Cu＋做催化刘，将汽车尾气中NO2转化为无毒的N2，其原理如下图所示：

①该过程中，还原剂是　　　 《填物质名称）．

②若某辆汽车的NO排放为0．09g/km．则该车行驶100km．完成上述转化理论上需消耗乙烯的质量为　　　　 g．

（3）为探究本地区雾霾中的可溶性颗粒的成分，某化学研究性小组进行了实验探究．

［查阅资料］雾霾颗粒样品中可能含有及一种常见阳离子．现进行如下实脸

请回答下列问题：

①根据上述实验，雾霾浸取液中一定含有的离子是 ＿，肯定没有的离子是＿　 ．

②若气体D遇空气会空成红棕色，则沉淀A中一定含有＿ 　 （填化学式）．

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汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知：①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)　　　　 ΔH＝−566.0 kJ·mol−1

②N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　　　　 ΔH＝+180.5 k J·mol−1

③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)　　　　　 ΔH＝−116.5 k J·mol−1

回答下列问题：

（1）CO的燃烧热为_________。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，则1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为___________kJ。

（2）CO将NO2还原为单质的热化学方程式为_______。

（3）为了模拟反应2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)在催化转化器内的工作情况，控制一定条件，让反应在恒容密闭容器中进行，用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：

①前2 s内的平均反应速率v(N2)＝___________,此温度下，该反应的平衡常数K＝________。

②能说明上述反应达到平衡状态的是_________。

A．2n(CO2)＝n(N2)　　　 B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．气体密度不变　　　　 D．容器内气体压强不变

③当NO与CO浓度相等时，体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示，则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是___________ ，图中压强（p1，p2、p3）的大小顺序为_________ 。

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