消除氮氧化物（主要为NO和NO2)污染是“蓝天计划”的重要内容之一。（1）甲烷还原方法是在...

消除氮氧化物（主要为NO和NO2)污染是“蓝天计划”的重要内容之一。

（1）甲烷还原方法是在催化剂作用下可消除氮氧化物（主要为NO和NO2)污染， NO、O2和CH4的混合物反应体系主要发生如下反应：

2NO(g) + O2(g)2NO2(g)　　　　　　　　 ΔH＝－113.0 kJ•mol-1　　　　　　 ①

CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (g)　　　 ΔH＝－802. 3  kJ•mol-1　　　　 ②

CH4(g) + 4NO(g)2N2(g) + CO2(g) + 2H2O (g)　　 ΔH＝－1160 kJ•mol-1　　 ③

① 则反应CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O (g) 的ΔH＝ ______。

② 反应CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (l)　　 ΔH＝－a kJ•mol-1，则a ____ 802. 3（填“＞”、“＜”或“＝”）。

③ 在一定温度下，提高反应③中NO 转化率可采取的措施是 _____。

（2）利用电化学装置可消除氮氧化物污染，变废为宝。

① 图Ⅰ装置实现的能量转化形式是_____。石墨Ⅱ电极上发生的电极反应方程式为_____。相同条件下，放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为_____。

② 图Ⅱ为电解NO制备NH4NO3的装置。该装置中阳极的电极反应式为_____。“反应室”中发生反应的离子方程式为_____。

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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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碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）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) + 2H2O(g)　 ΔH1＝－574 kJ·mol－1

CH4(g) + 4NO(g) = 2 N2(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　　 ΔH2

若2 mol CH4 还原NO2 至N2，整个过程中放出的热量为1734 kJ，则ΔH2＝　　　　 ；

（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下： Fe2O3(s) + 3CH4(g) 2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g)　　 ΔH>0

① 若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为 _________ 。

② 若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是_____(选填序号)

a．CH4的转化率等于CO的产率

b．混合气体的平均相对分子质量不变

c．v（CO）与v（H2）的比值不变

d．固体的总质量不变

③ 该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA____KB（填“>”、“ <”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些　　　　 。

a．H2的逆反应速率

b．CH4的的体积分数

c．混合气体的平均相对分子质量

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碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）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) + 2H2O(g)　 ΔH1＝－574 kJ·molˉ1

CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　 ΔH2

若2mol CH4 还原NO2 至N2，整个过程中放出的热量为1734 kJ，则ΔH2＝　　　　　　 　　　 。

（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为：Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)　 ΔH>0

①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为　　　　　　 　　　　　　　

②若该反应在恒温恒容容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是　　　　　　　 　　　　

A．CH4的转化率等于CO的产率

B．混合气体的密度不变

C．v（CO）与v（H2）的比值为1：2

D．固体的总质量不变

③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA　　 　 　　 KB（填“>”、“<”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些　　　　　　　　 　 　　　　

A．H2的逆反应速率

B．CH4的的体积分数

C．混合气体的平均相对分子质量

D．CO的体积分数

（3）若往20mL 0.0lmol·L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图所示，下列有关说法正确的是　　　 　　　　　　 　

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L-1

②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L-1

③HNO2的电离平衡常数：b>a

④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na+)>c(NO2-)>c(OH)>c(H+)

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甲烷是一种重要的基础化工原料，不仅可制备多种重要有机产品，还可用于环境保护。请回答下列问题：

（1）用甲烷催化还原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染。已知：

反应过程（2）是__反应（填“放热”或“吸热”），甲烷还原NO2生成H2O(g)、N2和CO2时的热化学方程式是__。

（2）工厂利用甲烷与氯气的反应原理制取氯甲烷，为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化条件下，通过下列反应：CCl4(g)+H2(g)CHCl3(g)+HCl(g)，使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)（不考虑副反应）。在固定容积为2L的密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据：

①此反应在110℃时平衡常数为___。

②实验l中，CCl4的转化率为__。

③判断该反应的正反应是__（填“放热”或“吸热”），理由是__。

④为提高实验3中CCl4的转化率，可采取的措施是__。

a.使用高效催化剂

b.向容器中再投入1molCCl4和1molH2

c.温度升高到200℃

d.向容器中再投入1molHCl

e.向容器中再投入1molH2

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汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳，消除这两种物质产生的大气污染的方法是安装催化转换器，使它们发生反应生成CO₂和N₂。反应方程式为：2CO＋2NO₂CO₂＋N₂，其中NO₂是

A．氧化剂                               B．还原剂

C．既是氧化剂又是还原剂                  D．既不是氧化剂又不是还原剂

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研究碳氧化合物、氮氧化合物、硫氧化合物等大气污染物的处理对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

(1)SCR(选择性催化还原)脱硝法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H＜0。其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，相同时间时NO转化率与温度的关系如图。

①工业上选择催化剂__________(填“甲”或“乙”)。

②在催化剂甲作用下，图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率______(填“可能是”、“一定是”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率。高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是__________。(写一条即可)。

(2)某研究小组对反应NO2+SO2SO3+NO△H＜0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[n(NO2)：n(SO2)]进行多组实验(每次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率[a(NO2)]。部分实验结果如图所示。

①如果将图中b点的平衡状态改变为c点的平衡状态，应采取的措施是________________。

②图中a、d两点对应的实验温度分别为T1和T2，则T1_______T2(填“＞”、“＝”或“＜”)。

(3)在酸性电解质溶液中，以惰性材料作电极，将CO2转化为丙烯的原理如图所示。

①太阳能电池的正极为_____(填“a”或“b”)。

②生成丙烯的电极反应式是_____________________________。

③当生成标准状况下2.24L丙烯时，右侧溶液中质量减少____g。

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氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一，消除氮氧化物有多种方法。

（1）目前，应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术是NH3催化还原法，化学反应可表示为：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)== 2N2(g)+3H2O(g)　　 △H＜0

①该反应中，反应物总能量_____（填“>”、“<”或“=”）生成物总能量。

②当该反应有2mol N2(g)生成时，转移电子的物质的量为____________mol。

③该反应中，还原剂为_____________（填化学式），氧化产物与还原产物的质量比为______________。

（2）也可以利用甲烷催化还原氮氧化物．已知：

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 △H=-574kJ/mol

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　　　 △H=-867kJ/mol

则CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式是_________________________________。

（3）还可利用ClO2 消除氮氧化物的污染，反应过程如下（部分反应物或生成物略去）：

反应I的产物中还有两种强酸生成，且其中一种强酸为硝酸，且硝酸与NO2物质的量相等，则化学反应方程式为______，反应中若生成22.4L N2(标准状况)，则消耗ClO2______g。

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NO、NO2是常见的氧化物。用H2或CO催化还原NO可达到消除污染的目的。

已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g)　　 △H= -180.5 kJ⋅mol−1，2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)　　 △H=+571.6 kJ⋅mol−1。

（1）则用H2催化还原NO消除污染的热化学方程式是_______________。

（2）苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8)，其反应原理是：C8H10 (g)C8H8(g)+H2(g)　　 △H=+120 kJ⋅mol−1，某温度下，将0.40mol苯乙烷，充入2L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内气体物质的量，得到数据如表：

①当反应进行到20min时，该段时间内H2的平均反应速率是__________。

②该温度下，该反应的化学平衡常数是__________。

③若保持其他条件不变，用0.4molH2(g)和0.4molC8H8(g)合成C8H10(g)，当有12kJ热量放出时，该反应中H2的转化率是______.此时，该合成反应是否达到了平衡状态?______(填“是”或“否”)。

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