大气中NOx、SO2等污染物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题，目前采用的...

大气中NOx、SO2等污染物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题，目前采用的方法如下：

I.直接转化法：利用高效催化剂将汽车尾气直接转化为无毒物质。

已知：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)△H1＝＋180kJ·mol－1

(1)利用固体表面催化工艺将NO分解为N2、O2而消除污染。

用分别表示N2、NO、O2和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是________________________(填字母序号)。

(2)利用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO直接转化成无毒物质N2、CO2。

①已知：C(s)、CO(g)的燃烧热分别为393kJ·mol－1、283kJ·mol－1，写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式________________________。

②为研究上述反应，某学习小组在密闭容器中充入10molCO和10molNO，发生上述①所写反应，实验测得平衡时NO的体积分数随温度、压强的关系如图。

a.某温度下的平衡状态D点，若同时采取缩小容器体积和降低温度，重新达到平衡状态时，可能到达图中A～G点中的________________________点。

b.当压强为10MPa、温度为T时的平衡常数Kp＝________________________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数；保留3位有效数字)。

II.催化还原法：利用还原剂在催化剂的作用下将氮氧化物转为无毒物质N2、CO2。

(3)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物。

某研究小组在2L的恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的固体活性炭，发生反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表：

①该反应的正反应为________________________(填“吸热”或“放热”)反应。

②350℃时，反应达到平衡后向恒容容器中再充入0.100molNO，再次达到平衡后，N2的体积分数应为________________________。

A.0.5B.0.25C.介于0.25和0.5之间D.无法确定

III.电解法：利用电解的方法将氨氧化物转化为有用物质，从而达到资源的回收利用。

(4)如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO2、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用，回答下列问题：

①阴极的电极反应式为________________________。

②上图中A物质是________________________。

高二化学原理综合题困难题查看答案及解析

污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含少量铁，铝，铜，镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程，既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2 （反应条件已省略）。

请回答下列问题：

（1）所得MnO2 需充分洗涤，检验是否洗净的方法是________________________。

（2）上述流程脱硫实现了________________________（选填下列字母编号）。

A.废弃物的综合利用　　　　 B.白色污染的减少　　　　 C.酸雨的减少

（3）加入MnCO3 是为了除去溶液中Fe3+和Al3+，检验Fe3+是否完全除掉的试剂为________________。

（4）加入KMnO4充分反应后，溶液酸性明显增强，写出反应的离子方程式______________________。

（5）假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MrO2反应。按照图示流程，将a L（标准状况）含SO2的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO2的脱除率为100%，最终得到MnO2的质量c g，则除去铁、铝、铜、镍等杂质以及外加KMnO4时，所引入的锰元素质量为多少g?_________________

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二氧化硫和氮氧化物(NO_x)对大气污染日趋严重，研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题，目前有很多种方法消除大气污染。

（1）可利用甲烷催化还原NO_x的方法处理NO_x ，反应如下：

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

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

则CH₄(g)+2NO₂(g) ＝ N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；△H＝________；

（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)；△H＜0。

若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，15分钟后达到平衡，反应过程中各物质的浓度变化如图甲所示，则平衡常数K=________(小数点后保留3位)；

①若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO气体0.6mol，平衡将________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；

②若保持温度不变，20min时向原平衡容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡将________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；

③20min时，若改变反应条件，导致N₂浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________

(填字母)；

A．加入催化剂          B．降低温度           C．缩小容器体积        D．增加CO₂的量

（3）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2－，从 而实现对SO₂的处理(总反应为2SO₂+O₂+2H₂O＝2H₂SO₄)。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________；

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NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一,有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。可以利用NH3与NOx反应消除NOx。

（1）实验室制取NH3,发生装置可以选择上图中的____________,反应的化学方程式为____________。

（2）欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→____________(按气流方向,用小写字母表示)。

（3）在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1molN2时,转移电子的物质的量为____________mol。

（4）用酸性(NH2)2CO水溶液也可以吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与CO(NH2)2生成N2和CO2的反应。该反应的化学方程式为____________。

高二化学实验题中等难度题查看答案及解析

【加试题】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含少量铁，铝，铜，镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程，既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2（反应条件已省略）。

请回答下列问题：

（1）上述流程脱硫实现了　　　　　 （选填下列字母编号）。

A．废弃物的综合利用　　 B．白色污染的减少　　 C．酸雨的减少

（2）用MnCO3能除去溶液中Al3＋和Fe3＋，其原因是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 。

（3）已知：25℃、101kPa时，

Mn(s)+O2(g)=MnO2(s)　 ΔH = -520kJ/mol

S(s)+O2(g)=SO2(g)　　　　 ΔH = -297kJ/mol　　

Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s)　 ΔH = -1065kJ/mol

SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）MnO2可作超级电容材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是　 。

（5）假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MnO2反应。按照图示流程，将5 m3(标准状况)含SO2的体积分数为3 %的尾气通入矿浆，若SO2的脱除率为89.6%，最终每得到MnO2的质量1 kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO2 　　　　　　 kg。

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NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。

（1）用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：

2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq)　　 ΔH=−116.1 kJ·mol−1

3HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)　　 ΔH=75.9 kJ·mol−1

反应3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=___________kJ·mol−1。

（2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：________________________________。

（3）用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式：___________________________________。

（4）在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。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（装置见下图）。

反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如题下图所示，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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NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。

(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：

2NO2（g）+H2O（l）HNO3（aq）+HNO2（aq） ΔH=−116.1 kJ·mol−1

3HNO2（aq）HNO3（aq）+2NO（g）+H2O（l） ΔH=75.9 kJ·mol−1

反应3NO2（g）+H2O（l）2HNO3（aq）+NO（g）的ΔH=___________kJ·mol−1。

(2)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。现将一定比例的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。

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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煤炭是我国的主要能源之一，与之伴生的二氧化硫(SO2)和酸雨污染问题较为突出。目前我国采用的控制方法是电厂烟气脱硫。烟气脱硫的原理是利用碱性物质吸收并固定酸性的二氧化硫，主要有如下两种方法：

I、钠碱循环法脱硫技术。

(1)此法是利用Na2SO3溶液可脱除烟气中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式：　　　　 　　　　　　　　 　　 。

(2)NaOH溶液吸收SO的过程中，pH随n(SO32-)：n(HSO3-)变化关系如下表：

①由上表判断，NaHSO3溶液显　 　　　　　　 　 性，用化学平衡原理解释：　　 　　　　　　　　 。

②当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是(选填字母)：　　 　　　　　　 。

a．c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)

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

c．c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)

II、石灰石脱硫法

此法是以石灰石为原料通过系列反应将硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H=218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)△H2=-175.6kJ·mol-1(反应Ⅱ)

请回答下列问题：

(1)结合反应Ⅰ、Ⅱ写出CaSO4(s)与CaS(s) 的热化学反应方程式　　　 　　　　　　　　 　　 。

(2)对于气体参与的反应，表示平衡常数 Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅰ的Kp=　　 　　　　　　　 　 (用表达式表示)。

(3)假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是　　　 　　　　　　 　 。

(4)图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中产生的SO2生成量的措施有　　 　　　　　　　 　　 。

A、向该反应体系中投入生石灰

B、在合适的温度区间内控制较低的反应温度

C、降低CO的初始体积百分数

D、提高反应体系的温度

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NOx、CO、SO2等大气污染气体的处理和利用是世界各国研究的热点问题。

（1）已知：

I.

II. 2NO（g）＋O2（g） 2NO2（g）　　 ΔH1

2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）　　 ΔH2 =－196.6 kJ·mol-1

① ΔH1 =________________kJ·mol-1。

② 写出NO2气体与SO2气体反应生成SO3气体和NO气体的热化学方程式________。

（2）煤炭燃烧过程中释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。燃烧过程中加入石灰石可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放，该反应的化学方程式是______。

（3）煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。发生的两个相关反应的热化学方程式如下：

反应Ⅰ：CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）　 ΔH1＝+218.4 kJ·mol-1

反应Ⅱ：CaSO4（s）＋4CO（g）CaS（s）＋4CO2（g）　　 ΔH2＝-175.6 kJ·mol-1

资料：①反应Ⅰ和反应Ⅱ同时发生　　 ②反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率

请回答下列问题：

① 下列反应过程能量变化示意图正确的是_______________。　

② 图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有_________（填字母）。

A. 向该反应体系中投入石灰石　　　　　　

B. 在合适的温度区间内控制较低的反应温度

C. 提高CO的初始体积百分数　　　　　　

D. 提高反应体系的温度

③ 图2表示恒温恒容条件下反应体系中c（SO2）随时间t变化的总趋势图。请从化学反应原理的角度解释c（SO2）先增加后降低的原因_______。

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