碳、硫和氮元素及其化合物的处理，是资源利用和环境保护的重要研究课题。⑴CO可转化成二甲醚，...

【加试题】(10分)碳、硫和氮元素及其化合物的处理是资源利用和环境保护的重要研究课题。

（1）CO可转化成二甲醚，原理为：2CO(g) + 4H2(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比[n(H2)/n(CO)]的变化曲线如图1

若温度升高，则反应的平衡常数K将　 　　　　　　　 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）SO2的水溶液呈酸性，某温度下，0.02 mol•L﹣1亚硫酸水溶液的pH等于2，若忽略亚硫酸的二级电离和H2O的电离，则该温度下亚硫酸的一级电离常数Ka1＝ 　　　　 。

（3）已知：反应1：2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)　　 △H1；

反应2：2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g)　　 △H2；

反应3：SO2(g) + NO2(g) ⇌ SO3(g) + NO(g)　　 △H3；

若△H1＜△H2＜0，则反应3属于 　　　　 （填“放热”或“吸热”）反应。

（4）若用少量NaOH溶液吸收SO2气体，对产物NaHSO3进一步电解可制得硫酸，电解原理示意图如图2。电解时阳极的电极反应式为　　　　　　 。

（5）在恒温密闭容器中通入SO2和NO2各1mol发生反应3：SO2(g) + NO2(g)⇌ SO3(g) + NO(g)，当反应达到平衡后，维持温度和容积不变，10min时再通入各1mol的SO2和NO2的混合气体，20min时再次平衡。两次平衡时NO2的转化率α1　 　　　　 α2（填“＞”、“＜”、“＝”）；请在图3画出正反应速率v正在10至30min间随时间变化的曲线图。

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碳、硫和氮元素及其化合物的处理，是资源利用和环境保护的重要研究课题。

⑴CO可转化成二甲醚，原理为：2CO(g) ＋ 4H2(g) CH3OCH3(g) ＋ H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如下图左所示，若温度升高，则反应的平衡常数K将　　　　　　　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)

⑵SO2的水溶液呈酸性，某温度下，0.02mol/L亚硫酸水溶液的pH等于2，若忽略亚硫酸的二级电离和H2O的电离，则该温度下亚硫酸的一级电离平衡常数Ka1＝　　 　　 　　 。

⑶已知：反应1　 2SO2(g) ＋ O2(g) 2SO3(g)　　 ΔH1

反应2　 2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g)　　 ΔH2

若ΔH1 <ΔH2 < 0，则反应3　　 SO2(g) ＋ NO2(g) SO3(g) ＋ NO(g) 属于　　　　　 　 (填“放热”或“吸热”)反应。

⑷若用少量NaOH溶液吸收SO2气体，对产物NaHSO3进一步电解可制得硫酸，电解原理示意图(见上图右所示)，则电解时阳极的电极反应式为　　　　　　　　 　　　 。

⑸在恒温密闭容器中通入SO2和NO2各1mol发生反应3：SO2(g) ＋ NO2(g) SO3(g) ＋ NO(g)，当反应达到平衡后(此时NO2的转化率为α1)，维持温度和容积不变，10min时再通入各1mol的SO2和NO2的混合气体，20min时再次平衡(此时NO2的转化率为α2)。两次平衡时NO2的转化率α1　　 　　　 α2(填“>”、“<”、“＝”)，并在下图中画出正反应速率在10-30min间随时间变化的曲线图。

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碳、硫和氮元素及其化合物的处理，是资源利用和环境保护的重要研究课题。

（1）CO可转化成二甲醚，原理为：2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比[n(H2)/n(CO)]的变化曲线

若温度升高，则反应的平衡常数K将　　　　　　 （填“增大”、“减小”或“不变”）；

（2）SO2的水溶液呈酸性，某温度下，0.02mol·L-1亚硫酸水溶液的pH等于2，若忽略亚硫酸的二级电离和H2O的电离，则该温度下亚硫酸的一级电离常数Ka1=　　　　　　 。

（3）已知：反应1：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　 ΔH1；

反应2：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　 ΔH2；

若ΔH1<ΔH2<0，则反应3：SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)属于　　　　 　 （填“放热”或“吸热”）反应。

（4）若用少量NaOH溶液吸收SO2气体，对产物NaHSO3进一步电解可制得硫酸，电解原理示意图（见右图）。电解时阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）在恒温密闭容器中通入SO2和NO2各1mol发生反应3：SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)，当反应达到平衡后，维持温度和容积不变，10min时再通入各1mol的SO2和NO2的混合气体，20min时再次平衡。两次平衡时NO2的转化率α1　　　　 　　 α2（填“>”、“<”、“=”）；请在上图中画出正反应速率v正在10至30min间随时间变化的曲线图。

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（17分）降低太气中CO2含量及有效开发利用CO2，是科学家研究的重要课题。

（1）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H=-122．4kJ·mol－1

①某温度下，将2．0molCO2（g）和6．0molH2（g）充入体积可变的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH3OCH3（g）的物质的量分数变化如下表所示。

则Pl　　　　 P3（填“>”“<”或“=”，下同）。若T1、Pl，T3、P3时平衡常数分别为K1、K3，

则K1　　　　 K3。T1、Pl时H2的平衡转化率为　　　　　　 。

②一定条件下，t上述反应在密闭容器中达平衡。当仅改变影响反应的一个条件，引起的下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是____　　　　 。

A．反应物的浓度降低　　　　　 B．容器内压强增大

C．正反应速率大于逆反应速率　　 D．化学平衡常数K增大　　

（2）碳酸氢钾溶液加水稀释，　　　　　 （填“增大”“不变”或“减小”）。用碳酸钾溶液吸收空气中CO2，当溶渡呈中性时，下列关系或说法正确的是　　　　　　 。

A．c（K+）=2c（CO）+c（HCO）+c（H2CO3）

b．c（HCO）c（CO）

c．降低温度，c（H+）·c（OH－）不变

（3）向盛有FeCl3溶液的试管中滴加少量碳酸钾溶液，立即产生气体，溶液颜色加深，用激光笔照射能产生丁达尔效应，反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　 。

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研究CO2转化成有机物实现碳循环对实现社会的可持续发展具有重要的意义。将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(1)。

(1)已知一定压强下，该反应在温度升高时，CH3OCH3(g)的浓度减小，则反应的焓变△H_____0，熵变△S_______0(分别填“>”、“<”、或“=”)。

(2)相同条件下，在体积为2L的密闭容器内选用不同的催化剂，生成物二甲醚CH3OCH3的量随时间变化如图所示。

①图中0-4min内A的反应速率v(CO2)=________。该温度下平衡常数的表达式为________。

②下列有关说法正确的是______(填字母序号)。

A.反应的活化能大小顺序是：Ea(A)<Ea(B)< Ea(C)

B.升高温度能使反应速率加快，是因为活化分子百分数增大

C.单位时间内消耗CO2与生成H2的数目为3:1时，说明反应已经达到平衡

D.增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大

(3)某温度下，在体积可变的密闭容器中，改变起始时各物质的起始投料量，在不同的压强下，平衡时生成物二甲醚CH3OCH3(g)的物质的量如下表所示：

①P1___P2(填“ >”、“<”或“=”)；判断理由为____________。

②X1=______________。

③P2下，III中CH3OCH3的平衡转化率为_____________。

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（14分）氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题，下面是氮的氧化物的几种不同情况下的转化。

（1）已知：2SO2(g)+ O2 (g)2SO3 (g)　　 △H ＝-196.6kJ·mol-1

2NO(g)+ O2 (g) 2NO2 (g)　　 △H ＝-113.0kJ·mol-1

则SO2气体与NO2气体反应生成SO3气体和NO气体的反应为　　　　 （填“放热”或“吸热”）反应。

（2）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。

①反应在c点　　　　 （填“达到”或“未到”）平衡状态。

②开始时，在该容器中加入：

I：1molSO2(g)和1molNO2(g)；

II：1molSO3(g)和1mol NO(g)，

则达化学平衡时，该反应的平衡常数I　 　 　 II(填“>”、“＝”或“<”)。

（3）用氢氧化钠溶液吸收氮的氧化物时发生下列反应：

2NaOH + NO + NO2 = 2NaNO2 + H2O

2NaOH + 2NO2 = NaNO2 + NaNO2 + H2O

将反应混合液和氢氧化钠溶液分别加到下图所示的电解槽中进行电解，A室产生了N2。

①电极Ⅰ是　 　 　 极，B室产生的气体是　 　 　 。

②A室NO2－发生的电极反应是　 　　 　 。

（4）NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。现有NO、NO2的混合气6 L，可用同温同压下7 L的NH3恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为　　　 。

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氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题，下面是氮的氧化物的几种不同情况下的转化．

（1）已知：2SO2（g）+O2 （g）⇌2SO3 （g）△H=﹣196.6kJ•mol﹣1

2NO（g）+O2 （g）⇌2NO2 （g）△H=﹣113.0kJ•mol﹣1则SO2气体与NO2气体反应生成SO3气体和NO气体的反应为 　　　　　　　　 （填“放热”或“吸热”）反应．

（2）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2（g）+NO2（g）⇌SO3（g）+NO（g）达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图1所示．

①反应在c点 　　　　　　 （填“达到”或“未到”）平衡状态．

②开始时，在该容器中加入：

Ⅰ：1molSO2（g）和1molNO2（g）；II：1molSO3（g）和1mol NO（g），则达化学平衡时，该反应的平衡常数Ⅰ 　　　　　　 Ⅱ（填“＞”、“=”或“＜”）．

（3）用氢氧化钠溶液吸收氮的氧化物时发生下列反应：

2NaOH+NO+NO2=2NaNO2+H2O

2NaOH+2NO2=NaNO2+NaNO2+H2O

将反应混合液和氢氧化钠溶液分别加到如图2所示的电解槽中进行电解，A室产生了N2．

①电极Ⅰ是 　　　　　　　 极，B室产生的气体是 　　　　 ．

②A室NO2﹣发生的电极反应是 　　　　　　　　　　　　　　 ；

（4）NH3催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．现有NO、NO2的混合气6L，可用同温同压下7L的NH3恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为 　　　　 ．

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硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如图所示。下列叙述正确的是

A.在转化过程中化合价不变的元素只有Cu和Cl

B.由图示的转化可得出氧化性的强弱顺序：O2>Cu2+>S

C.在转化过程中能循环利用的物质只有FeCl2

D.反应中当有34gH2S转化为硫单质时，保持溶液中Fe3+的量不变，需要消耗O2的质量为16g

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氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。

（1）合成氨工业是最基本的无机化工之一，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。 合成氨反应中有关化学键键能数据如下表：

①已知：合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea=508 kJ•mol﹣1，则氨分解反应：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能Ea=_____。

②下图表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：_____（保留3位有效数字）。

③依据温度对合成氨反应的影响，在图坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，N2物质的量变化的曲线示意图_______________。

（2）选择性催化还原脱硝技术(SCr)是目前较成熟的烟气脱硝技术，该技术是指在温度300~420℃之间和催化剂条件下，用还原剂(如NH3)选择性地与NOx反应。

①SCr脱硝技术中发生的主要反应为：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=－1625.5kJ·mol－1；氨氮比[n(NH3)／n(NO)]会直接影响该方法的脱硝率。350℃时，只改变氨气的投放量，氨气的转化率与氨氮比的关系如图所示。当n(NH3)／n(NO)＞1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是_____。

②碱性溶液处理烟气中的氮氧化物也是一种脱硝的方法，写出NO2被Na2CO3溶液吸收生成三种盐的化学反应方程式_____。

③直接电解吸收也被用于脱硝。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。电解装置如图所示。阳极的电极反应式为_____。

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氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。

（1）合成氨工业是最基本的无机化工之一，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。 合成氨反应中有关化学键键能数据如下表：

①已知：合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea=508 kJ•mol﹣1，则氨分解反应：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能Ea=_____。

②下图表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：_____（保留3位有效数字）。

③依据温度对合成氨反应的影响，在图坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，N2物质的量变化的曲线示意图_______________。

（2）选择性催化还原脱硝技术(SCr)是目前较成熟的烟气脱硝技术，该技术是指在温度300~420℃之间和催化剂条件下，用还原剂(如NH3)选择性地与NOx反应。

①SCr脱硝技术中发生的主要反应为：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=－1625.5kJ·mol－1；氨氮比[n(NH3)／n(NO)]会直接影响该方法的脱硝率。350℃时，只改变氨气的投放量，氨气的转化率与氨氮比的关系如图所示。当n(NH3)／n(NO)＞1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是_____。

②碱性溶液处理烟气中的氮氧化物也是一种脱硝的方法，写出NO2被Na2CO3溶液吸收生成三种盐的化学反应方程式_____。

③直接电解吸收也被用于脱硝。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。电解装置如图所示。阳极的电极反应式为_____。

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