运用化学反应原理消除工业污染，保护生态环境具有非常重要的意义。（1）采取热还原法，用碳粉可...

运用化学反应原理消除工业污染，保护生态环境具有非常重要的意义。

（1）采取热还原法，用碳粉可将氮氧化物还原。

已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g)　　 △H=+180.6kJ·mol－1；

②C(s)+O2(g)=CO2(g) 　 △H=－393.5kJ·mol－1。

则反应C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g)　 △H=　　 　　　　 kJ·mol－1。

（2）在催化剂作用下，将nmolSO2与nmolCl2充入容积可变的密闭容器中，发生反应：SO2(g)+ Cl2(g) SO2Cl2(g)(硫酰氯)，并始终保持温度为T，压强为p。起始时气体总体积为10L，tmin时反应达到平衡状态，此时气体总体积为8L。

①在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示。则v(SO2)= ___　 mol/min。

②此温度下，该反应的K=　　 　　　　 　　 。

③相同条件下，若将0.5nmolSO2与0.5nmolCl2充入该容器，到达平衡状态时，混合物中SO2Cl2的物质的量是　　　　　　 　　 。

（3）利用氨水可以将SO2和NO2吸收，原理如图所示：

NO2被吸收的离子方程式是　　　　　　　　 。

（4）利用如下图所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。

①阴极的电极反应式为　　　　　　 。

②在碱性条件下，用阴极排除的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO32－生成。该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　 。

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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、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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氮的化合物既是重要的工业原料，也是主要的大气污染来源，研究氮的化合物的反应具有重要意义。

(Ⅰ)消除氮氧化物有多种方法。

(1)NH3 催化还原法：原理如图所示

①若烟气中 c(NO2)：c(NO)=1∶1，发生如图甲所示的脱氮反应时，反应过程中转移1.5mol电子时放出的热量为 113.8 kJ，则发生该脱氮反应的热化学方程式为___________。

②图乙是在一定时间内，使用不同催化剂 Mn 和 Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂和相应温度分别为_________；使用 Mn 作催化剂时，脱氮率 b～a 段呈现如图变化的可能原因是__________。

(2)直接电解吸收也是脱硝的一种方法。用6％的稀硝酸吸收NOx生成亚硝酸，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如右下图所示。阳极的电极反应式为__________。

(Ⅱ)氨是重要的化工原料，工业合成氨有重要现实意义。

(1)在773K时，分别将2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中发生反应生成NH3，气体混合物中c(N2)、c(H2)、c(NH3)与反应时间(t)的关系如图所示。

①下列能说明反应达到平衡状态的是____(选填字母)。

a．v正(N2)=3v逆(H2)　　 　　　　　　 b．体系压强不变　　　

c．气体平均相对分子质量不变　　 d．气体密度不变

②在此温度下，若起始充入4.00mol N2和12.00mol H2，则反应刚达到平衡时，表示 c(H2)～t的曲线上相应的点为 ___(选填字母)。

(2)在373 K时，向体积为2L的恒容真空容器中充入0.40mol NO2，发生如下反应：2NO2(g)⇌N2O4(g)　 ∆H=-56.9kJ‧mol-1，测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表：

①计算0～20min时，v(N2O4)=____________。

②已知该反应v正(NO2)=k1‧c2(NO2)，v逆(N2O4)=k2‧c(N2O4)，其中k1、k2为速率常数，则373K时，=_________；改变温度至T1时，k1=k2，则T1_______373K(填“＞”“＜”或“=”)。

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消除含氮、硫等化合物的污染对建设美丽家乡，打造宜居环境具有重要意义。

I．用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染，NOx若以NO为例，在恒容容器中进行反应：4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。

（1）以下选项可以判断反应达到平衡状态的是_______。

A．.4v正(NH3)=5v逆(N2)　　　　　　　　 B．反应体系中气体密度不变

C．.反应体系中气体压强不变　　　　 D．反应体系中气体平均摩尔质量不变

（2）图I中曲线表示转化率与反应时间的关系。若改变起始条件，使反应过程由a状态转为b状态进行，可采取的措施是_______

A．降低温度　　　 B．增大反应物中NO的浓度

C．加催化剂　　　 D．向密闭容器中通入氩气

II．燃煤烟气中含有大量SO2和NO。某科研小组研究臭氧氧化的碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺，反应进程如图II所示。

反应1：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)

反应2：SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)

已知该体系中温度80℃以上臭氧发生分解反应：2O33O2。且100℃时臭氧的分解率约为10％。请回答：

（1）写出反应1的热化学方程式_______，反应1在高温下不能自发进行，则该反应的熵变ΔS_______0（填“大于”或“小于”）。

（2）其他条件不变，向五个体积固定为1L的密闭容器中均充入含1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模拟烟气和2.0mol O3，在不同温度下反应相同时间后体系中NO和SO2的转化率如图所示：

①若P、Q两点为非平衡点，试分析P点转化率大于Q点的可能原因_______。100℃，t秒时反应1进行到P点，反应从开始到t秒时NO的平均速率v(NO)=_______mol·L−1·s−1（用含t的式子表示）。

②若Q点为平衡点，100℃下反应2的平衡常数的数值约为_______（精确到0.01）。

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利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。

Ⅰ．脱硝：

（1）H2还原法消除氮氧化物

已知：N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g)　　 △H＝+133kJ·mol－1

H2O(g)＝H2O(l)　　　　　 △H＝－44kJ·mol－1

H2的燃烧热为285.8KJ·mol－1

在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式为_____________。

（2）用NH3催化还原法消除氮氧化物，发生反应：

4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(l)　 △H＜0

相同条件下，在2L恒容密闭容器中，选用不同催化剂，产生N2的量随时间变化如图所示。

① 计算0～4分钟在A催化剂作用下，

反应速率v(NO)=_______。

② 下列说法正确的是________。

A．该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)＞Ea(B)＞Ea(C)

B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

C．单位时间内H－O键与N－H键断裂的数目相等时，说明反应已达到平衡

D．若反应在恒容绝热的密闭容器中进行，当K值不变时，说明已达到平衡

（3）微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。

① 已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5 : 2，写出A极的电极反应式_____________________。

② 解释去除NH4+的原理___________________。

Ⅱ．脱碳：

（4）用甲醇与CO反应生成醋酸可消除CO污染。常温下，将a mol·L－1醋酸与bmol·L－1 Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，忽略溶液体积变化，计算醋酸的电离常数Ka＝__________(用含a、b的代数式表示)。

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利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。

Ⅰ．脱硝：

（1）H2还原法消除氮氧化物

已知：N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g)　　 △H＝+133kJ·mol－1

H2O(g)＝H2O(l)　　　　　 △H＝－44kJ·mol－1

H2的燃烧热为285.8KJ·mol－1

在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式为_____________。

（2）用NH3催化还原法消除氮氧化物，发生反应：

4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(l)　 △H＜0

相同条件下，在2L恒容密闭容器中，选用不同催化剂，产生N2的量随时间变化如图所示。

① 计算0～4分钟在A催化剂作用下，

反应速率v(NO)=_______。

② 下列说法正确的是________。

A．该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)＞Ea(B)＞Ea(C)

B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

C．单位时间内H－O键与N－H键断裂的数目相等时，说明反应已达到平衡

D．若反应在恒容绝热的密闭容器中进行，当K值不变时，说明已达到平衡

（3）微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。

① 已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5 : 2，写出A极的电极反应式_____________________。

② 解释去除NH4+的原理___________________。

Ⅱ．脱碳：

（4）用甲醇与CO反应生成醋酸可消除CO污染。常温下，将a mol·L－1醋酸与bmol·L－1 Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，忽略溶液体积变化，计算醋酸的电离常数Ka＝__________(用含a、b的代数式表示)。

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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) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的 活性炭和NO，发生 反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol。 在T1℃时，反应进行到不同时间(min) 测得各物质的浓度(mol/L) 如下：

①30min 后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母编号)

a.通入一定量的NO　　　　　　 b.加入定量的活性炭

c.加入合适的催化剂　　　　　　 d.适当缩小容器的体积

② 若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3: 1: 1，则Q_____ 0 (填“>”或“<”<)。

(2) 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，则得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：NO+CON2+CO2( 有CO)　 2NON2+ 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: __________；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_________________。

③以NO2、O2 熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示，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__________________。

(3) 天然气的一个重要用途是制取氢气，其原理如下：

已知:① 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)　　　　 △H1

②CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)　　　 △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　　　　　 △H3

1)科学家提出一种利用天然气制备氢气的方法: CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)　 △H=_____

2)这种方法的推广与使用，不仅实现资源综合利用，而且还能解决环境问题是_________。

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研究NO2、NO、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

(1)已知: CO可将部分氮的氧化物还原为N2。

反应I :2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)　　 △H=-746kJ.mol-1

反应II :4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g)　　 △H=-1200kJ.mol-1

则反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)的△H=______kJ/mol。

(2)一定条件下，将NO2与CO以体积比1:2置于密闭容器中发生反应II,下列能说明反应达到平衡状态的是________。

a.体系压强保持不变　　　　　　　　 b.容器中气体密度保持不变

c.混合气体颜色保持不变　　　　　　 d.每消耗2molNO2的同时生成1molN2

(3)温度为T、容积为10L的恒容密闭容器中，充入1molCO和0.5 mol SO2发生反应:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(g) 实验测得生成的CO2体积分数(φ) 随着时间的变化曲线如图所示:

①达到平衡状态时，SO2的转化率为__，该温度下反应的平衡常数K=______。

②其它条件保持不变，再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol，此时v(正)___v(逆) (填“>”“<”或“=”)。

(4)SCR法是工业上消除氦氧化物的常用方法，反应原理为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0.在催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图所示:

图中A点处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；B点之后，NO转化率降低的原因可能是________。

A.平衡常数变大　　　　　　　　　　　　 B.副反应增多

C.催化剂活性降低　　　　　　　　　　　 D.反应活化能增大

(5)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-198kJ.mol-l 是制备硫酸的重要反应。在VL恒容密闭容器中充入2molSO2和1molO2,在不同条件下进行反应，反应体系总压强随时间的变化如图所示。a和b平衡时，SO3体积分数较大的是_______； 判断的依据是________。

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