采用科学技术减少氮氧化物等物质的排放可促进社会主义生态文明建设。(1)用CH4催化还原氮氧...

采用科学技术减少氮氧化物等物质的排放可促进社会主义生态文明建设。

(1)用CH4催化还原氮氧化物的相关热化学方程式如下：

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)　 △H=-662 kJ/mol

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)　 △H=-1248 kJ/mol

反应CH4(g)+2NO2(g)= N2(g) +CO2(g)+2H2O(l)　 △H=________kJ/mol

(2)氮氧化物可用碱溶液吸收。NO和NO2混合气体按一定比例被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和H2O，写出该反应的化学方程式________；若反应过程中消耗NaOH的物质的量为3 mol，则理论上被吸收的NO和NO2混合气体的总体积在标准状况下为________L。

(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1所示：

①由图1可知SCR技术中的还原剂为________。

②一定时间内，用Fe作催化剂，氨气按一定的比例催化还原氮氧化物时，不同温度下的脱氮率如图2所示，温度高于300℃时，脱氮率随温度的升高而下降的原因可能是________。

(4)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O设计成原电池，既能减轻氮氧化物对环境的污染，又能充分利用化学能，装置如图3所示。

①电极B是________极（填“正”或者“负”）。

②A电极的电极反应式为________。

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采用新技术减少氮氧化物、SO2等物质的排放，可促进社会主义生态文明建设。

（1）采用“联合脱硫脱氮技术” 处理烟气（含CO2、SO2、NO）可获得含CaCO3、CaSO4、Ca(NO2)2的副产品，工业流程如图所示。

①反应釜I采用“气—液逆流”接触吸收法(如图)，其优点是_____。

②反应釜II中CaSO3转化为CaSO4的化学反应方程式为_____。

（2）为研究“CO还原SO2”的新技术，在反应器中加入0.10 mol SO2，改变加入CO的物质的量，反应后体系中产物随CO的变化如图所示。其中产物Y的化学式是____。

（3）O2/CO2燃烧技术是指化石燃料在O2和CO2的混合气体中燃烧而不是在空气中燃烧，通过该燃烧技术可收集到高纯度的CO2。

①与在空气中燃烧相比，利用O2/CO2燃烧技术，烟气中NOx的排放量明显降低，其主要原因是_____。

②利用太阳能可实现反应：2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)，该反应能自发进行的原因是______。

③700℃时，以Ni-MgO/γ-Al2O3作催化剂，向2 L密闭容器中通入CO2和CH4各3 mol，发生反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)，反应达平衡时测得 CO的体积分数为40%，CO2的平衡转化率为_____。

④CO2在新型钴基电催化剂作用下可转化为清洁燃料—甲酸。其工作原理如图所示，写出生成甲酸的电极反应式：_____。

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资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。

（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式如下：6 FeO（s） + CO2（g） ＝ 2 Fe3O4（s） + C（s）　 ΔH＝－76.0 kJ/mol，该反应中每放出38 kJ热量，转移电子的物质的量为　　　 　　 mol。

（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）ΔH＜0

①向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2 mol/L，H2 0.8 mol/L， CH4 0.8 mol/L，H2O 1.6 mol/L，起始充CO2和H2的物质的量分别为　　　　　　　　 、　　　　　　　 ，CO2的平衡转化率为　　　　　　　　 。

②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充入1 mol CO2和4 mol H2，在II中充入1 mol CH4和2 mol H2O（g），300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是　　　　　　　　 。

A．容器I、II中正反应速率相同

B．容器I、II中CH4的物质的量分数相同

C．容器I中CO2的物质的量比容器II中的多

D．容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1

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为保护环境，应减少二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等物质的排放量.

（1）用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染.

已知：CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 △H=-867.0kJ/mol

NO2(g)═N2O4(g)　　　　 △H=-28.5kJ/mol

写出CH4催化还原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的热化学方程式_____________。

（2）一定条件下，将2mol NO2与4molSO2置于恒温体积为2L的恒容密闭容器中，发生：NO2(g)+SO2(g)═SO3(g)+NO(g)，10s时反应达到平衡，测得平衡时c(NO2)=0.25mol/L，则10s内反应的平均速率v(SO2)=____________；达到平衡时NO2转化率=____________；计算该温度下该反应的化学平衡常数K= _____________（填数值）。

（3）将CO2与NH3混合，在一定条件下反应合成尿素，可以保护环境、变废为宝，反应原理为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　 △H　

该反应在一定条件下能自发进行的原因是____________；若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行，判断反应达到平衡状态的标志是_____________（填序号）。

a.CO2与H2O(g)浓度相等　　 　　　　　　 b.容器中气体的压强不再改变

C.2v(NH3)正=v(H2O)逆　　 　　　　　　　　 d.容器中混合气体的密度不再改变

（4）研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。有人利用如图所示装置（均为惰性电极）从海水中提取CO2（海水中无机碳95%以HCO3-存在），有利于减少环境中温室气体含量。

①a室的电极反应式为___________________。

②b室中提取CO2的反应的离子方程式为　　 ___________________。

③b室排出的海水(pH <6)不可直接排回大海，需用该装置中产生的物质对b室排出的海水进行处理，合格后才能排回大海。处理的方法是___________________。

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化学与科学、技术、社会和环境密切相关。下列有关说法中错误的是

A. 对工业废水、生活污水净化处理，减少污染物的排放

B．采用碳捕集和储存技术，逐步实现二氧化碳的零排放

C．工业上现在大规模采用电解熔融AlCl3制取Al

D．催化处理汽车尾气，减轻氮氧化物污染和光化学烟雾

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工业上CO2、CH4等含碳化合物有着重要的应用。

（1）科学家以CH4为原料来制备乙烯，同时得到氢气。已知相关物质的标准燃烧热如下表所示，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式：__。

（2）在400℃时，向初始体积为1L的恒容密闭反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。

①该温度下，平衡常数K=__。

②若向该平衡体系中充入等物质的量的CH4和H2，则平衡将___（填“正向移动”或“逆向移动”或“不移动”成“无法确定”），理由是__。

（3）科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统实现CO2的再利用。

①该电化学装置属于__（填“原电池”或“电解池”）。

②该电池的Cu电极上发生反应的电极方程式为__。

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依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　 。

（2）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)＋2H20(g)　　 △H＝－574 kJ·mol－1

CH4(g)＋4NO(g) =2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　　　 △H＝－1160 kJ·mol－1

若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为　　　　　 (阿伏加德罗常数的值用NA表示)，放出的热量为__　　 _____kJ。

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随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO₂)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。

（1） 用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

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

②CH₄(g) +4NO(g) =2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)    ⊿H= -1160 kJ·mol^－1

③H₂O(g) = H₂O(l)     △H= -44.0 kJ·mol^－1

写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂ (g)、CO₂ (g)和H₂O(1)的热化学方程式。

（2）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2－，从而实现对SO₂的治理。已知含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ = 4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为________。

（3）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g)N₂ (g)+CO₂ (g) 。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①10min~20min以v(CO₂) 表示的反应速率为 ________。

②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为________　　________（保留两位小数）。

③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率________（填“增大”、“不变”或“减小”） 。

④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是________　　________（填序号字母）。

A．容器内压强保持不变　　      B． 2v_正(NO) = v_逆(N₂)

C．容器内CO₂的体积分数不变    D．混合气体的密度保持不变

⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是。请在下图中画出30min至40min 的变化曲线。

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(15分)资源化利用CO2不仅可以减少温室气体的排放，还可以重新获得燃料或重要工业产品。

（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式为：6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)　 △H＝-76.0kJ/mol，该反应中每生成1mol Fe3O4，转移电子的数目为　　　　　　　　 。

（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应为：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　 △H<0

①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2mol/L, H2 0.8 mol/L, CH4 0.8 mol/L, H2O 1.6 mol/L。起始充入CO2和H2的物质的量分别为　　　 、　　　　 。CO2的平衡转化率为　　　　 。

②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1mol CO2和4molH2，在Ⅱ中充入1mol CH4和2molH2O(g)，300℃开始反应，达到平衡时，下列说法正确的是（　　　 ）（填字母）。

A、容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

B、容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同

C、容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多

D、容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1

（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如下图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是　　　　　　　　　　　　　　 、　　　　　　　　　　　　　　 。

②上述电解反应在温度小于900℃时进行，碳酸钙分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，阴极电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

（1）CO可用于炼铁

已知：

则CO 还原Fe2O3(s）的热化学方程式为　 　　　　　　　　　　 。

（2）尾气中的CO 主要来自于汽油不完全燃烧。有人设想按下列反应除去CO：

，简述该设想能否实现的依据：　 　　　　　　　　 。

（3）CO2 和H2 充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：

测得CH3OH 的物质的量随时间的变化如图所示。

①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ 　　　　　　 KⅡ（填“＞”或“＝”或“＜”）。

②一定温度下，此反应在恒．压．容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是　 　　　　　　 。

a．容器中压强不变b．H2 的体积分数不变

c．c（H2）＝3c（CH3OH） d．容器中密度不变

e．2 个C＝O 断裂的同时有6 个H－H 断裂

（4）利用光能和光催化剂，可将CO2 和H2O(g）转化为CH4 和O2。紫外光照射时，在不同催化剂（I、II、III）作用下，CH4 产量随光照时间的变化如下图2。在0～15 小时内，CH4 的平均生成速率I、II 和III 从小到大的顺序为　 　　　　　　 （填序号）。

（5）以TiO2／Cu2Al2O4 为催化剂，可以将CO2 和CH4 直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如下图3：

①当温度在 　　　　　 范围时，温度是乙酸生成速率的主要影响因素。

②Cu2Al2O4难溶于水，可溶于浓硝酸并放出红棕色气体，写出反应的离子方程 　　　　　　 。

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