运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。(1...

“绿水青山就是金山银山”，运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对工业生产、缓解环境污染、解决能源危机等具有重要意义。

(1)已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g)　　 △H1=-393．5kJ/mol

②C(s)+CO2(g)=2CO(g)　　　　 △H2=+172．5kJ/mol

③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)　　 △H3=-1651．0kJ/mol

CO还原氧化铁的热化学方程式为_____________。

(2)氢硫酸、碳酸均为二元弱酸，其常温下的电离常数如下表：

①煤的气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式为_______；

②常温下，0.1mol·L-1 NaHCO3溶液和0.1mol·L-1 NaHS溶液的pH相比，pH较小的为________ 溶液(填化学式)。

(3)一定条件下，向某恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2，发生反应：CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH (此反应在低温时为自发反应)。

①下图能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为_____(填“a”或“b”)，其判断依据是__________。

②若x=2、y=3，测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如下图所示，则在该时间段内，恰好达到化学平衡时，此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为_____________。

(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。

①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成28g N2时，转移的电子数为____mol(结果保留三位有效数字)。

②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置如图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是______；当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是____。

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运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I．CO 还原NO 的脱硝反应：2CO(g)＋2NO(g) ⇌2CO2(g)＋N2(g) △H

（1）已知：CO(g)＋NO2(g) ⇌CO2(g)＋NO(g) △H1=－226 kJ·mol-1

N2(g)＋2O2(g) ⇌2NO2(g) △H2=＋68 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g)⇌ 2NO(g) △H3=＋183 kJ·mol-1

脱硝反应△H=__________，有利于提高NO 平衡转化率的条件是________________（写出两条）。

（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，

①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为_________________；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在____________左右。

②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染，写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式：_________。

③NO2尾气常用NaOH溶液吸收，生成NaNO3和NaNO2。已知NO2－的水解常数K=2×10-11，常温下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH为5，则混合溶液中c(NO2－)和c(HNO2)的比值为__________。

II．T ℃时，在刚性反应器中发生如下反应：CO(g)＋NO2(g) ⇌CO2(g)＋NO(g)，化学反应速率v =k Pm(CO)Pn(NO2)，k 为化学反应速率常数。研究表明，该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示：

（3）若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa，反应t min时达到平衡，测得体系中P(NO)=b kPa，则此时v =___________ kPa·s-1（用含有a和b的代数式表示，下同），该反应的化学平衡常数Kp=_____（Kp是以分压表示的平衡常数）。

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运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I．CO还原NO的脱硝反应：2CO(g)＋2NO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)　　 △H

（1）已知：CO(g)＋NO2(g) ⇌CO2(g)＋NO(g)　　 △H1=－226kJ·mol-1

N2(g)＋2O2(g)⇌2NO2(g)　　 △H2=＋68kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g)　　 △H3=＋183kJ·mol-1

脱硝反应△H=___，有利于提高NO平衡转化率的条件是___（写出两条）。

（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如图所示。

若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为____。

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运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1）已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH=-99kJ·mol-1中的相关化学键能如下：

则x=　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）甲醇作为一种重要的化工原料，既可以作为燃料，还可用于合成其它化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应原理可表示为：CH3OH(g) ＋CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1kJ·mol-1。向体积为2L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g) 和2mol CO，测得容器内的压强(p：kPa)随时间(min)的变化关系如下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示：

①Ⅱ和Ⅰ相比，改变的反应条件是　　　　　　　　　　　　　 。

②反应Ⅰ在5min时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时v(HCOOCH3)=　　　　　　 。

③反应Ⅱ在2min时达到平衡，平衡常数K(Ⅱ) =　　　　　　 。在体积和温度不变的条件下，在上述反应达到平衡Ⅱ时，再往容器中加入1mol CO和2mol HCOOCH3后v(正)　　　 v(逆)（填“﹥”“﹤”“﹦”），原因是　　　　　　　　　　　 。

④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低：T1　　　　 T3（填“﹥”“﹤”“﹦”），判断的理由是　　　　　　　　　　 。

（3）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，利用以下反应填空：

NO+CO N2+ CO2（有CO）　 2NO N2+ O2（无CO）

①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为　　　　　　　　　　　　　 。

②在n(NO)/ n(CO)=1的条件下，应控制最佳温度在　　　　　　 左右。

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运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1）已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH=-99kJ·mol-1中的相关化学键能如下：

则x=______________________。

（2）甲醇作为一种重要的化工原料，既可以作为燃料，还可用于合成其它化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应原理可表示为：CH3OH(g) ＋CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1kJ·mol-1。向体积为2L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g) 和2mol CO，测得容器内的压强(p：kPa)随时间(min)的变化关系如下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示：

①Ⅱ和Ⅰ相比，改变的反应条件是____________________。

②反应Ⅰ在5min时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时速率v(HCOOCH3)=__________。

③反应Ⅱ在2min时达到平衡，平衡常数K(Ⅱ) =__________。在体积和温度不变的条件下，在上述反应达到平衡Ⅱ时，再往容器中加入1mol CO和2mol HCOOCH3后v(正)_____v(逆)（填“﹥”“﹤”“﹦”），原因是_________________。

④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低：T1______T3（填“﹥”“﹤”“﹦”），判断的理由是________________。

（3）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，利用以下反应填空：

2NO+2CO N2+ 2CO2（有CO）　 2NO N2+ O2（无CO）

①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为____________________。

②在n（NO）/n（CO）=1的条件下，应控制的最佳温度在___左右．

A.670K　 B.770K　 C.870K　 D.970K．

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“绿水青山就是金山银山”，运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

(1)CO 还原 NO 的反应为 2CO(g)+ 2NO(g)⇌2CO2 (g)+ N2 (g) ∆H= -746kJ•mol-1。部分化学键的键能数据如下表(CO 以 C≡O 键构成)：

① 由以上数据可求得 NO 的键能为________________kJ·mol-1。

② 写出两条有利于提高 NO 平衡转化率的措施______________。

(2)一定条件下，向某恒容密闭容器中充入 x mol CO2 和 y mol H2，发生的反应CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH= −50 kJ•mol−1。

①图中能表示该反应的平衡常数 K 与温度 T 之间的变化关系曲线为____________ (填“a”或“b”)，其判断依据是________ 。

②若 x=2、y=3，测得在相同时间内不同温度下 H2 的转化率如图所示，则在该时间段内， 恰好达到化学平衡时，此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为________。

(3)在有氧条件下，新型催化剂 M 能催化 NH3 与 NOx 反应生成 N2。

① NH3 与 NO2 生成 N2 的反应中，当生成 28g N2 时，转移的电子数为_______________mol(结果保留三位有效数字)。

② 将一定比例的 O2、NH3 和 NOx 的混合气体，匀速通入装有催化剂 M 的反应器中反应(装置如图)。

反应相同时间 NOx 的去除率随反应温度的变化曲线如图所示：

在 50～250 ℃范围内随着温度的升高，NOx 的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______________；当反应温度高于 380 ℃时，NOx 的去除率迅速下降的原因可能是_________。

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运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

(1)反应：N2(g)+O2(g)2NO(g)　　 △H1=+180.5kJ·mol－1

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　　　 △H2。

已知CO的燃烧热为283.0 kJ·mol－1，则△H=_______________。

(2)升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因，查阅资料知2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步：

Ⅰ.2NO(g) N2O2(g)(快)；v1正=k1正·c2(NO)；　 v1逆=k1逆·c(N2O2)　 △H1＜0

Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢)；v2正=k2正·c(N2O2)c(O2)；v2逆=k2逆·c2(NO2)　 △H2＜0

请回答下列问题：

①一定温度下，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=_________。

②决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应_________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，反应Ⅰ的活化能E1与反应Ⅱ的活化能E2的大小关系为E1______E2(填“＞”、“＜”或“=”)。根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是__________。

A.k2正增大，c(N2O2)增大　　　　　　　　　　 B.k2正减小，c(N2O2)减小

C.k2正增大，c(N2O2)减小　　　　　　　　　　 D.k2正减小，c(N2O2)增大

(3)在一定温度下向容积为2L的密闭容器中加入0.5molNO、0.5molCO，此时容器总压为P0kPa，发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，4min时达平衡，此时测得氮气的物质的量为0.2mol，则0－4min内用CO2表示的平均速率为_______mol·L-1·min-1，用平衡分压表示的平衡常数KP=__________(用含有P0的代数式表示)。达平衡后，若改变下列条件，既能加快反应速率又能提高NO的转化率的是____________

A.增大压强　　 B.降低温度　　 C.再加入0.5molNO、0.5molCO　　 D.分离出部分N2

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运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。

(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取：

a.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　　　 ∆H1=+216.4kJ/mol

b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　 ∆H2=–41.2kJ/mol

则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)∆H=__。

(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是__(填序号)。

A.N2和H2的转化率相等

B.反应体系密度保持不变

C.保持不变

D.=2

②P1__P2(填“>”“<”“=”或“不确定”，下同)；反应的平衡常数：B点__D点。

③C点H2的转化率为__；在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率：v(A)___v(B)。

Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图所示。

(3)已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为__。反应过程中通过质子交换膜(ab)的H+为2mol时，吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为__L。

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(14分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1）某硝酸厂处理尾气中NO的方法是：催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知：

则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）在压强为0.1 Mpa条件，将a mol CO和3a mol H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应如下：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。

①该反应的平衡常数表达式为________________。

②若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________。

A．升高温度

B．将CH3OH从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大

（3）某研究小组在实验室研究某催化剂效果时，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。

①若不使用CO，温度超过775 ℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为________；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在________左右。

②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。

写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式________________。

（4）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为________________________。

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运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1）乙醇是一种重要的燃料，工业上利用乙烯制酒精：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)　 ΔH，已知乙烯、乙醇的燃烧热分别是1411.0kJ·mol-1、1366.8 kJ·mol-1，则ΔH=_____________。

（2）用Cu2Al2O4作催化剂，一定条件下发生反应：CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)，温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率的关系如图，回答下列问题：

①200~250℃时，乙酸的生成速率升高的主要原因是____________________________。

②300~400℃时，乙酸的生成速率升高的主要原因是____________________________。

（3）甲醇作为一种重要的化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应原理可表示为CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)　 ΔH=-29.1kJ/mol。向体积为1L的密闭容器中充入3mol CH3OH(g)和3mol CO(g)，测得容器内的压强(p: kPa) 随时间(t: min) 的变化关系如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示：

①Ⅱ和Ⅰ相比，Ⅱ中改变的反应条件是_______________________。

②Ⅲ和Ⅰ相比，Ⅲ中改变的反应条件是_________________，判断的理由是________________________。

③反应Ⅰ在5min 时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时v(CH3OH)= ________________。

④反应Ⅱ在2min 时达到平衡，平衡常数K(Ⅱ)= ______________。在体积和温度不变的条件下，在上述反应达到平衡Ⅱ时，再往容器中加入2mol CH3OH 和1mol HCOOCH3后，平衡_______移动(填“正向”“逆向”或“不”)，原因是____________________________________________。

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