燃煤废气、汽车尾气中的氮氧化物（NOx）、一氧化碳等有害气体，常用下列方法处理，以减少对环...

燃煤废气、汽车尾气中的氮氧化物（NO_x）、一氧化碳等有害气体，常用下列方法处理，以减少对环境的污染。

（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：

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1molCH₄将NO₂还原为N₂的反应热为________；

（2）除氮氧化物及CO外，汽车尾气中还含有碳氢化合物等污染物，下图是汽车尾气转化研究的示意图：表示的是Pt/Al₂O₃/Ba表面吸附与解吸作用的机理，氮氧化物是NO₂，碳氢化合物是CxHy，写出两者反应的化学方程式：________，Pt/Al₂O₃/Ba的作用是________；

（3）平衡常数K的数值大小，是衡量化学反应进行程度的标志，K的数值越大，化学反应的限度越大，反应物反应的越充分。在25℃时，下列反应的平衡常数如下：

N₂(g)＋O₂(g) 2NO(g)                        K₁＝1×10^－30   ㈠

2H₂(g)＋O₂(g) 2H₂O(g)                   K₂＝2×10⁸¹    ㈡

2CO₂ (g) 2CO(g)＋O₂(g)                  K₃＝4×10^－92   ㈢

①常温下，反应2H₂O(g)    2H₂(g) +O₂(g) 平衡常数K＝________；

②关于以上反应，下列说法正确的是________

A．常温下，NO，H₂O，CO₂三种化合物分解放出氧气的倾向大小顺序：NO＞H₂O＞CO₂

B．若升高温度，反应㈢的平衡常数K₃将增大

C．若只增加压强，且反应物、生成物状态不变，反应㈠平衡不发生移动，平衡常数不变；反应㈡平衡朝正向移动，平衡常数增大

D．若增加汽车发动机空气的进气量，可同时减少氮氧化物和一氧化碳的排放

③基于环保法规，要求改装汽车尾气处理装置，达到使氮氧化物（NO）、一氧化碳转化为无污染、可排放的气体的目的。改装的方法主要是加入有效催化剂，请你根据以上有关数据分析，在不改变其它条件的情况下，可使用催化剂除污染气体的原因：________。

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环境问题已成为人类共同关注的话题，燃煤废气、汽车尾气中的氮氧化物(NOx)、CO等有害气体，消除方法有多种。

（1）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。已知：

①N2(g)+ O2(g)＝2NO(g)  △H＝180.5 kJ/mol

②2C(s)+ O2(g)＝2CO(g)  △H＝—221kJ/mol

③C(s)+ O2(g)＝CO2(g)  △H＝—393. 5 kJ/mol

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）①用甲烷催化还原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　　 ΔH=QkJ·mol-1，写出上述反应的平衡常数表达式_______，已知该反应的平衡常数K随温度升高而减小，则Q_______0（填“>”或“<”或“=”）。

②某温度下，密闭容器中CH4与NO的起始浓度分别为1mol/L、2mol/L，其中c(NO)随时间变化如图所示，t2时达到平衡，保持温度不变在t2时将容器容积压缩到一半，请画出t2-t3 c(CH4)随时间变化的曲线。_______

（3）①为提高反应：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)中的转化率，可以采取在恒压条件下充入稀有气体，解释其原因______________。

②电解吸收法处理氮氧化物废气的基本原理是用硝酸吸收氮氧化物生成NO2-，同时用石墨电极电解将NO2-转化成NO3-，电解条件下循环利用NO3-来处理氮氧化物。写出该法处理NO2总反应的化学方程式_______。

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（10分）燃煤废气中的氮氧化物（NO_x）、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。

（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：

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)将NO₂(g)还原为N₂(g)等的热化学方程式为▲ 。

（2）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：2CO₂(g) + 6H₂(g) CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(g)

已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时， CO₂的转化率见下表：

①若温度升高，则反应的平衡常数K将▲ （填“增大”、“减小”或“不变”。下同）；若温度不变，提高投料比[n(H₂) / n(CO₂)]，则K将▲。

②若用甲醚作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式 ▲ 。

③在②所确定的电池中，若通入甲醚（沸点为-24.9 ℃）的速率为1.12 L·min^-1（标准状况），并以该电池作为电源电解2 mol·L^-1 CuSO₄溶液500 mL，则通电30 s后理论上在阴极可析出金属铜▲ g。

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（8分）燃煤废气中的氮氧化物（NO_x）、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。

（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：

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)将NO₂(g)还原为N₂(g)等的热化学方程式为▲ 。

（2）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：

2CO₂(g) + 6H₂(g) CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(g)

已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

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燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。

（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物：

①CH4 (g)＋4NO2(g)==4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－570 kJ·mol－1

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

则CH4 (g)＋2NO2(g)== N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　　 ΔH＝___________。

（2）将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)

已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：

①此反应为　　　　　　 (填“放热”、“吸热”)；若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

②若用甲醚作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池正极的电极反应式_______________________。

③在a MPa和一定温度下，将6 mol H2和2 mol CO2在2 L密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%(即1/6)，此时CO2的转化率是多少？（计算结果保留2位有效数字)

④在a MPa和500K下，将10mol H2和5 mol CO2在2 L密闭容器中混合，5min达到平衡，请在答题卡的坐标图中画出H2浓度变化图。(请标出相应的数据)

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燃煤废气中的氮氧化物（NO_x）、二氧化碳等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。

（1）对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物，如：

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)将NO₂(g)还原为N₂(g)等的热化学方程式为________。

（2）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：

2CO₂(g) + 6H₂(g) CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(g)

已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

①若温度升高，则反应的平衡常数K将________（填“增大”、“减小”或“不变”。下同）；若温度不变，提高投料比[n(H₂) / n(CO₂)]，则K将________。

②若用甲醚作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式

________。若通入甲醚（沸点为-24.9 ℃）的速率为1.12 L·min^-1（标准状况），并以该电池作为电源电解2 mol·L^-1 CuSO₄溶液500 mL，则通电30 s后理论上在阴极可析出金属铜________g。

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燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体，常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用等。已知：25℃ 时，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5；　 H2SO3：Ka1＝1.5×10－2，Ka2＝1.0×10－7。

(1)处理烟气中的SO2常用液吸法。室温条件下，将烟气通入浓氨水中得到(NH4)2SO3溶液，0.1mol/L(NH4)2SO3溶液的pH____(填“>”“<”或“＝”)7。

(2)用活性炭可以还原处理氮氧化物，有关反应为C(s)＋2NO(g) ⇌ N2(g)＋CO2(g)。在恒容条件下，能判断该反应一定达到平衡状态的依据是 ________(填选项编号)。

A．单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO2(g)　　

B．混合气体的密度不再发生改变

C．反应体系的压强不再发生改变　　

D．混合气体的平均相对分子质量不再改变

(3)有科学家经过研究发现，用CO2和H2在210～290℃，催化剂条件下可转化生成甲醇蒸气和水蒸气。

①230℃，向容器中投入0.5molCO2和1.5molH2，当转化率达80% 时放出热量19.6kJ能量，写出该反应的热化学方程式__________________。

②一定条件下，往 2L恒容密闭容器中充入1.0molCO2和3.0molH2，在不同催化剂作用下，相同时间内 CO2的转化率随温度的变化如图1所示：

催化剂效果最佳的是催化剂________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”)。b点v( 正 )________v( 逆 )( 填“＞”“＜”或“＝”) 。此反应在 a 点时已达平衡状态，a 点的转化率比 c 点高的原因_____。已知容器内的起始压强为100kPa，则图中c点对应温度下反应的平衡常数Kp＝____________KPa－2 。(保留两位有效数字，Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)

(4)一定条件下，CO2和H2也可以发生反应CO2(g)＋H2(g)　 ⇌　 CO(g)＋H2O(g)　 ΔH＜0，一定温度下，在3L容积可变的密闭容器中发生如上反应，已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图2所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ或曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是____________________。

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火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）脱硝。利用甲烷催化还原NO_x：

CH₄（g）＋4NO₂（g）＝4NO（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）

△H₁＝－574 kJ·mol^－1

CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）

△H₂＝－1160 kJ·mol^－1

甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为__________。

（2）脱碳。将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：

CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）  △H₃

①取五份等体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1∶3），

分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间

后，测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH） 与反应温度T的关系曲线如下图所示，则

上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₃__________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，进行上述反应。测得CO₂

和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是__________（填

字母代号）。

A．第10 min后，向该容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，则再次达到平衡时c（CH₃OH）=1．5 mol·L^-1

B．0~10 min内，氢气的平均反应速率为0．075 mol/（L·min）

C．达到平衡时，氢气的转化率为0．75

D．该温度下，反应的平衡常数的值为3/16

E．升高温度将使n（CH₃OH）/n（CO₂）减小

③甲醇燃料电池结构如下图所示。其工作时正极的电极反应式可表示为_______。

（3）脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO₂、NO₂的物质的量之比为1∶1，则该反应的化学方程式为__________。

（4）硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH＜7，其中原因可用一个离子方程式表示为：__________；在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）__________c（NO₃^-）+c（OH^-）（填写“＞”“＝”或“＜”）

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