汽车尾气中的NOx是大气污染物之一，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。（1）已...

汽车尾气中的NOx是大气污染物之一，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

（1）已知：

①CH4(g)＋4NO2(g)4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　　 △H1=-574kJ·mol-1

②CH4(g)＋4NO(g)2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　　 △H2=-1160kJ·mol-1

③CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　　 △H3＝　　　　　　　　　　 　　 。

（2）反应③在热力学上趋势很大，其原因是　　　　　　　　　　　 　　　 。在固定容器中按一定比例混合CH4与NO2后，提高NO2转化率的反应条件是　　　　　　 　　　　　 　　　　 。

（3）在130℃和180℃时，分别将0.50mol CH4和a mol NO2充入1L的密闭容器中发生反应③，测得有关数据如下表：

① 开展实验1和实验2的目的是　　　　　　　　　　 　　　 。

② 130℃时，反应到20分钟时，NO2的反应速率是　　　　　　　　　　 。

③ 180℃时达到平衡状态时，CH4的平衡转化率为　　　　　　　　　 。

④ 已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4，试计算a=　　　　 　　　 。

（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，该电极反应为　　　　　　　　　　　　　 。

高三化学填空题极难题查看答案及解析

用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染，有望解决汽车尾气污染问题，反应如下：

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

CH₄（g）+4NO（g）=N（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）  △H=-akJ·mol^-1

按上述转化，标准状况下44.8LNO₂被还原至N₂，整个过程中放出的热量为867kJ，则a的值为                 （    ）

A．1160                          B．2308                   C．1441                   D．2320

高三化学选择题简单题查看答案及解析

NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含 NO2 和 NO I.

（1）用 CH4 催化还原 NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如：

a.CH4(g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 ∆H1= -574kJ/mol

b.CH4(g)+4NO(g)==2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 ∆H2= -1160kJ/mol

①这两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是：______________。

②有利于提高 NOx 的平衡转化率的反应条件是：______________（至少答一条）。

③在相同条件下，CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+2H2O(g)+CO2(g)　　 ∆H2=______________kJ/mol

（2）为了提高 CH4 和 NO 转化为 N2 的产率，种学家寻找了一种新型的催化剂。将 CH4 和 NO 按一定比例、一定流速通过装有上述新型催化剂的反应器中，测得 N2 的产率与温度的关系如图1所示，OA 段 N2 产率增大的原因是______________。 AB 段 N2 产率降低的可能原因是______________（填标号）

A. 催化剂活性降低　　 B. 平衡常数变大　　 C. 副反应增多

（3）N2 的产率与，由图可知最佳约为____________

II.有人利用反应 2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=－64.2kJ/mol 对 NO2 进行吸附。在 T℃下，向密闭容器中加入足量的 C 和一定量的 NO2 气体，图为不同压强下上述反应经过 相同时间，NO2的转化率随着压强变化的示意图。

用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作 Kp)；在 T℃、 1100KPa 时，该反应的化学平衡常数 Kp=______________ (计算表达式表示)； 已知：气体分压(P 分)=气体总压(P 总)×体积分数。

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燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一，雾疆天气肆虐给人类健康带来了严重影响，化学在解决雾霾污染中发挥了重要作用。

(1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

己知：

CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 △H=-867 kJ·mol-1

2NO2(g) N2O4(g)　　　 △H=-56.9kJ·mol-1

H2O(g)=H2O(l)　　 △H=-44.0kJ·mol-1

①写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式________________。

②反应CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)在恒温恒容容器中达到平衡，下列叙述不能作为判断该反应达到平衡状态标志的是___________。

A.容器中的压强不变　　　　 B.混合气体的密度不变

C.2v正(NO2)= v 逆(N2)　　　　 D.c(CH4)= c(N2)

(2)CO、CO2 是火力发电厂及汽车尾气的主要成分，为减少对环境造成的影响，采用以下方法将其资源化利用。

①以CO 为电极燃料，以熔融K2CO3为电解质，和O2组成燃料电池。请写出该电池的负极电极反应式_____________________。

②在铝矾土作催化剂、773K条件下，3molCO与1.5molSO2反应生成3molCO2和0.75mol硫蒸气，该反应可用于从烟道气中回收硫，写出该反应的化学方程式_______________。

③在汽车的排气管上增加一个补燃器，并不断补充O2使其浓度保持为4.0×10-4mol·L-1，发生反应2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)。某温度下测得汽车尾气中CO、CO2 气体的浓度分别为2.0×10-6 mol·L-1、4.0×10-4 mol·L-1，则该条件下反应的平衡常数K=___________。

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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

（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

③ HNO2的电离平衡常数：b点>a点

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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（14分）氮是地球上含量丰富的一种元素，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NO_x 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)   ΔH_2、

若1 mol CH₄ 还原NO₂ 至N₂，整个过程中放出的热量为867 kJ，则ΔH₂＝________ ；

（2）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺ ）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：N₂＋3H₂2NH₃ ，则在电化学合成氨的过程中，阴极反应式为________；

（3）在一定条件下，将l mol N₂ 与3 mol H₂ 混合于一个10 L密闭容器中，反应达到平衡时，A点混合气体中氨占25％，试回答：

①A点时N₂的浓度为________mol/L；

②右图中在状态A时，平衡常数 K_A =________（填写代入数值的表达式，不要求化简）；当温度由T₁变化到T₂时，K_A ________ K_B（填“>”、“<”或“=”）。

③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：

反应从0 min到3 min之间，H₂的反应速率为________；反应在3 min时，条件发生了改变，改变的条件可能是________（填序号）。

a．使用催化剂  b．降低温度  c．增加H₂的浓度  d．充入Ne增大压强

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氮是地球上含量丰富的一种元素，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NO_x 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1 mol CH₄ 还原NO₂ 至N₂，整个过程中放出的热量为867 kJ，则ΔH₂＝________ ；

（2）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺ ）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：＋3  2 ，则在电化学合成氨的过程中，阴极反应式为；

（3）在一定条件下，将l mol N₂ 与3 mol H₂ 混合于一个10 L密闭容器中，反应达到平衡时，A点混合气体中氨占25％，试回答：

①N₂的转化率为________；

②右图中在状态A时，平衡常数 K_A ________（填写代入数值的表达式，不要求算出具体数值）；当温度由T₁变化到T₂时， K_A ________ K_B（填“>”、“<”或“=”）。

③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：

反应从0 min到3 min之间，H₂的反应速率为________；反应在3 min时，条件发生了改变，改变的条件可能是________ （填序号）。

a．使用催化剂  b．降低温度  c．增加H₂的浓度

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（14分）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。其反应为：Fe2O3(s) + 3CH4(g)2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g)　　 ⊿H>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__________

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　　　　

D．CO的体积分数

（3）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：N2＋3H22NH3，该过程中还原反应的方程式为　　　　　　　　　　　 。

（4）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点>a点

④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na+)>c(NO)>c(OH)> c(H+)

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（16分）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若该反应在恒温恒压容器中进行，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

d．CO的体积分数

（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50ml2mol/L的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：

①甲烷燃料电池的负极反应式是：__________________________。

②当A中消耗0．05mol氧气时，B中________________极（填“a”或“b”）增重________________g。

（4）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：N2＋3H22NH3，该过程中还原反应的方程式为　　　　　　 　　 　　　　 。

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冬季是雾霾大气高发的季节，其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一。

（l）工业上利用甲烷催化还原NOx可减少氮氧化物的排放。已知：

CH4(g)＋ 4NO2(g)＝4NO(g)＋ CO2(g)＋ 2H2O(g)　　 △H1＝－574 kJ/mol

CH4(g)＋ 4NO(g)＝2N2(g)＋ CO2(g)＋ 2H2O(g)　   △H2＝－1160 kJ/mol

甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为__________________。

（2）将CO2转化为甲醇可以实现废物利用，达到节能减排的目的，反应原理可表示为：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g）   △H3

①在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。请回答：

0～3min内氢气的平均反应速率为______mol/(L·min)；

第10min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1molCO2(g)和3molH2 (g)，则达到平衡时CH3OH的体积分数_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②取五份等体积的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的关系曲线如图2所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3___0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）二甲醚也是清洁能源，用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：

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σ随温度、投料比的变化曲线如图3所示。

①a、b、c按从大到小的顺序排序为___________。

②对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作Kp），则该反应平衡常数的表达式Kp=________________。

③在恒容密闭容器里按体积比为1：2充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是______。

A．逆反应速率先增大后减小    B．混合气体的密度增大

C．化学平衡常数K值减小      D．氢气的转化率减小

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