(14分)氮的化合物是一把双刃剑，它既是一种资源，又会给环境造成危害。Ⅰ．氨气是一种重要的...

(14分)氮的化合物是一把双刃剑，它既是一种资源，又会给环境造成危害。

Ⅰ．氨气是一种重要的化工原料。

（1）NH3与CO2在120oC，催化剂作用下反应生成尿素：CO2(g) +2NH3(g)（NH2）2CO(s) +H2O(g) ，在密闭反应容器中，混合气体中NH3的含量变化关系如图所示：

则A点的逆反应速率V（逆）（CO2）　　　　 B点的正反应速率V（正）（CO2）（填“>”“=”或“<”），氨气的平衡转化率是　　　　　　　　 。

（2）将一定量的NH2COONH4(s)置于恒温密闭容器中，NH2COONH4(s)2 NH3(g)+CO2(g)，其分解达到平衡状态时，容器内混合气体的平均相对分子质量为　　　　　 。该反应的化学平衡常数的表达式为________。

Ⅱ．氮的氧化物会污染环境。

（3）采取还原法，用炭粉可将氮的氧化物还原。

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

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

写出炭粉还原一氧化氮的热化学反应方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）若用Na2CO3溶液吸收NO2可生成CO2，9.2gNO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，则此反应的离子反应方程式为________。若生成的CO2完全逸出，所得溶液中的离子浓度大小关系为________。

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氮的化合物既是一种资源，也会给环境造成危害。

I．氨气是一种重要的化工原料。

（1）NH3与CO2在120°C，催化剂作用下反应生成尿素：CO2（g）+2NH3（g）（NH2）2CO（s）+H2O（g），ΔH= -x kJ/mol　 (x>0)，其他相关数据如表：

则表中z（用x、a、b、d表示）的大小为________。

（2）120℃时，在2L密闭反应容器中充入3mol CO2与NH3的混合气体，混合气体中NH3的体积分数随反应时间变化关系如图所示，该反应到达平衡时CO2的平均反应速率为_____, 此温度时的平衡常数为_____。

下列能使正反应的化学反应速率加快的措施有___________.

① 及时分离出尿素　 ② 升高温度　　 ③ 向密闭定容容器中再充入CO2　 ④ 降低温度

Ⅱ．氮的氧化物会污染环境。目前，硝酸厂尾气治理可采用NH3与于NO在催化剂存在的条件下作用，将污染物转化为无污染的物质。某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率（已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体）。

(l）写出装置⑤中反应的化学方程式_________。

(2）装置①和装置②如下图，仪器A的名称为_____，其中盛放的药品名称为_______。

装置②中，先在试管中加入2~3 粒石灰石，注入适量稀硝酸，反应一段时间后，再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应，加入石灰石的作用是________。

（3）装置⑥中，小段玻璃管的作用是______；装置⑦的作用是除去NO，NO与FeSO4溶液反应形成棕色[Fe(NO)]SO4溶液，同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽，若氨气未除尽，可观察到的实验现象是_________。

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氮的化合物既是一种资源，也会给环境造成危害。

I．氨气是一种重要的化工原料。

（1）NH3与CO2在120°C，催化剂作用下反应生成尿素：CO2（g）+2NH3（g）（NH2）2CO（s）+H2O（g），ΔH= -x KJ/mol　 (x>0)，其他相关数据如表：

则表中z（用x a b d表示）的大小为________。

（2）120℃时，在2L密闭反应容器中充入3mol CO2与NH3的混合气体，混合气体中NH3的体积分数随反应时间变化关系如图所示，该反应到达平衡时CO2的平均反应速率为_____, 此温度时的平衡常数为_____。

下列能使正反应的化学反应速率加快的措施有___________.

① 及时分离出尿素　 ② 升高温度　　 ③ 向密闭定容容器中再充入CO2　 ④ 降低温度

Ⅱ．氮的氧化物会污染环境。目前，硝酸厂尾气治理可采用NH3与于NO在催化剂存在的条件下作用，将污染物转化为无污染的物质。某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率（已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体）。

(l）写出装置⑤中反应的化学方程式_________。

(2）装置①和装置②如下图，仪器A的名称为_____，其中盛放的药品名称为_______。

装置②中，先在试管中加入2-3 粒石灰石，注入适量稀硝酸，反应一段时间后，再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应，加入石灰石的作用是________。

（3）装置⑥中，小段玻璃管的作用是______；装置⑦的作用是除去NO, NO与FeSO4溶液反应形成棕色[Fe(NO)]SO4溶液，同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽，若氨气未除尽，可观察到的实验现象是_________。

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(13分)硫、碳、氮等元素及其化合物与人类的生产生活密切相关，其中．硫酸、氨气、硝酸都是重要的化工原料．而SO2、NO、NO2、CO等相应氧化物又是主要的环境污染物：

（1）过度排放CO2会造成“温室效应”，而煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径。煤综合利用的一种途径如图所示。

已知：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)　 AH1= +131．3 kJ·mol-

C(s)十2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)　 AH2= +90 kJ·mol-

则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）298 K时．将氨气放入体积固定的密闭容器中使其发生分解反应。当反应达到平衡状态后．改变其中一个条件X，Y随X的变化符合图中曲线的是　　　　　　　　 (填字号)：

a．当X表示温度时，Y表示氨气的物质的量

b．当X表示压强时．Y表示氨气的转化率

c．当X表示反应时间时．Y表示混合气体的密度

d．当x表示氨气的物质的量时．Y表示某一生成物的物质的量

（3）燃煤产生的烟气中的氮氧化物NOx(主要为NO、NO2)易形成污染．必须经脱除达标后才能排放：能作脱除剂的物质很多．下列说法正确的是　　　　　　　　 (填序号)：

a．用H2O作脱除剂，不利于吸收含氮烟气中的NO

b．用Na2SO3作脱除剂，O2会降低Na2SO3的利用率

c．用CO作脱除剂，会使烟气中NO2的浓度增加

d．用尿素[CO(NH2)2]作脱除剂．在一定条件下能有效将NOx氧化为N2

（4）在压强为O．1 MPa条件下，容积为V L的密闭容器中，amol CO与2amol H2在催化剂作用下反应生成甲醇。反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，CO的平衡转比率与温度、压强的关系如图所示，则：

①P1　　　　　 P2(填“>”“<”或“=”)。

②在其他条件不变的情况下，向容器中增加a molCO与2amol H2．达到新平衡时．CO的转化率　　　　 (填“增大””减小”或“不变”．下同)，平衡常数　　　　　　　　　　 .

③在P1下、100℃时，CH3OH(g) CO(g)十2H2(g)的平衡常数为　　　　 (用含a、V的代数式表示)。

（5）①常温下．若将2 mol NH3(g)和l mol CO2(g)通入1 L水中．可得pH=10的溶液，则该溶液中浓度最大的阴离子是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

②常温下，将0．01 mol·L- NaOH溶液和0.01 mol·L-(NH4)2SO4溶液等体积混合．所得溶液pH为10，那么该混合液中c(Na+)+c(NH4+)=　　　　 　　　 mol·L一(填准确代数式．不能估算)。

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27.（14分）氮是一种非常重要的元素，它的单质和化合物应用广泛，在科学技术和生产中有重要的应用。试回答下列问题：

（1）N2和H2为原料合成氨气的反应为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）　 △H<0，下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号）　　　　　　　 。

a．选择适当的催化剂　　 　　　　　　 b．增大压强　

c．及时分离生成的NH3　　 　　　　　 d．升高温度

（2）在恒温条件下，将N2与H2按一定比例混合的气体充入一个2L固定容积的密闭容器中，10分钟后反应达平衡时，n（N2）=1.0mol，n（H2）=1.0mol，n（NH3）=0.4mol，则反应速率v（N2）=　　　　　　 mol/(L·min)。

（3）在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g） △H>0

该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如下图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号）　　　　　　　　　　　　 。

a．在t1-t­2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态

b．在t2时，采取的措施一定是升高温度

c．在t3-t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态

d．在t0-t5时，容器内NO2的体积分数在t3-t4时值的最大

（4）氨和联氨（N2H4）是氮的两种常见化合物，最常见的制备联氨的方法是以丙酮为催化剂，用次氯酸钠与氨气反应，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1，写出该反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）已知：N2(g)+O2(g) = 2NO(g)　　　　 　 △H=+180.5kJ/mol

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　　　　 △H=－92.4kJ/mol

2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g)　　　　　　　 △H=－483.6kJ/mol

若有17 g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为　　　　 。

（6）直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是　　　　　　 ．从理论上分析，该电池工作过程中　　　　 (填“需要”或“不需要”)补充碱(KOH)．

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碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。

（1）工业上生产硝酸所需要的一氧化氮常用氨气来制备，该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2 NH4(s)　　 　 △H=-l59.5 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)　 △H=+116.5 kJ·mol-1

③H2O（1）=H2O(g)　 　　　　　　　　　　　　　 △H=+44.0kJ·mol-1

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式　　　　　　　　　　　　

（3）以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，已知氨燃料电池使用的电解质溶液是2mol·L-1的KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　 ；每消耗3．4g NH3转移的电子数为　　　　　　　　　　 (阿伏加德罗常数的值用NA表示)。

（4）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加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)　 △H=Q kJ·mol-1。

在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①T1℃时，该反应的平衡常数K= 　　　　 ；

②30min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．加入一定量的活性炭 　　　 b．通人一定量的NO

c．适当缩小容器的体积　　　　 d．加入合适的催化剂

③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5：3：3，则Q 　　 0(填“>”或“<”)。　

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C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。

(1)尿素[CO(NH2)2]是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为两步反应：

第一步：2NH3(g)+CO2(g) H2NCOONH4(s)　　 　　 △H=－272KJ·mol-1

第二步：H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H=+138kJ·mol-1

写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式：______________________。

(2)一定温度下，向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1mol SO2，发生反应2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(s)。若反应进行到20min时达平衡，测得CO2的体积分数为0.5，则前20min的反应速率v(CO)=_________，该温度下反应化学平衡常数K=__________。

(3)工业上可用NaC1O碱性溶液或“亚硫酸盐法”吸收SO2。

①为了提高吸收效率，常用Ni2O3作为催化剂。催化过程如图所示：

a．过程2的离子方程式_______________________________。

b．Ca(C1O)2也可用于脱硫，且脱硫效果比NaC1O更好，原因是________________。

②室温条件下，将烟气通入(NH4)2SO4溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示，b点时溶液pH=7，则n(NH4+)：n(SO32-)=__________。

(4)用食盐水做电解液电解烟气脱氮的原理如图，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。如下图，电流密度和溶液pH对烟气脱硝的影响。

①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-反应的离子方程式___________________。

②溶液的pH对NO去除率影响的原因是______________________。

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C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。

（1）尿素[CO(NH2)2]是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为两步反应：

第一步：2NH3(g)+CO2(g)⇌H2NCOONH4(s)　　 ΔH=-272kJ•mol-1

第二步：H2NCOONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 ΔH=+138kJ•mol-1

写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素和H2O(g)的热化学方程式：___。

（2）一定温度下，向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2，发生反应2CO(g)+SO2(g)⇌2CO2(g)+S(s)。若反应进行到20min时达到平衡，测得CO2的体积分数为0.5，则前20min内平均反应速率v(CO)=___，该温度下反应的化学平衡常数K=___。

（3）工业上可用NaClO碱性溶液或“亚硫酸盐法”吸收SO2。

①为了提高吸收效率，常用Ni2O3作为催化剂。催化过程如图1所示。

a.过程2的反应式为___。

b.Ca(ClO)2也可用于脱硫，且脱硫效果比NaClO更好，原因是___。

②室温下，(NH4)2SO3溶液中含硫组分物质的量分数随溶液pH的变化关系如图2所示，b点时溶液pH=7，则n(NH4+)：n(SO32-)=___。

（4）用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图3所示，碱性条件下NO被阳极产生的Cl2氧化为NO3-，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。碱性条件下NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-的离子方程式为___。

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多种短周期非金属元素的气态氧化物常会造成一些环境污染问题，化学工作者设计出将工业废气中污染物再利用的方案，以消除这些不利影响。

(1)以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO(NH2)2]，两步反应的能量变化示意图如下：

写出以氨气和二氧化碳气体为原料合成尿素的热化学方程式_________，已知两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤，可判断Ea1_____Ea3(填“＞”、“＜”或“＝”)。　

(2)向体积为2 L的恒温恒容容器中通入2 mol CO和2 mol SO2，发生反应2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(s)。若反应进行到10 min时达平衡，测得CO2的体积分数为0.5，则前16 min的平均反应速率v(CO)＝____，该温度下反应化学平衡常数K＝____。

(3)利用“亚硫酸盐法”吸收工业废气中的SO2。

①室温条件下，将工业废气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示，b点溶液中n()∶n()＝________。

②已知室温条件下，Ka1(H2SO3) =1.5×10-2；Ka2(H2SO3) =1.0×10-7；Kb(NH3•H2O) =1.8×10-5。室温下，0.1mol•L-1的(NH4)2SO3溶液中离子浓度(不考虑OH-)由大到小顺序为________。

(4)利用电解烧碱和食盐的混合液，使工业废气脱氮，原理如图。

①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为反应的离子方程式：_________________。

②为使该电解装置能较长时间正常工作，保持两极电解质溶液导电能力相对稳定，该装置中应使用_______ 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。

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碳和硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用，CO2的过渡排放会导致温室效应，而SO2 直接排放会对环境造成危害。

I．有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式如下：

① 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)　 △Hl＝-76.0kJ/mol

② C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g）△H2=+113.4kJ/mol

则反应：3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)的△H=_______。

II. SO2的尾气处理通常有以下几种方法：

（l）活性炭还原法

反应原理：恒温恒容时，2C(s)+2SO2(g)===S2(g)+2CO2(g)。反应进行到不同时间测得各物质的浓度如图:

①0～20min反应速率表示为v(SO2)=_________；

②30min时，改变某一条件平衡发生移动，则改变的条件最有可能是________；

③4Omin时，平衡常数K=__________。

（2）亚硫酸钠吸收法

① Na2SO4溶液吸收SO2的化学方程式为______________；

② 常温下，当吸收至NaHSO3时，吸收液中相关离子浓度关系一定不正确的是_____（填序号）。

a. c(Na+)+c(H+)>c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)

b. c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)

c. c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)

d．水电离出c(H+)=1×10-5mol/L

（3）电化学处理法

① 如图所示，Pt(II)电极的反应式为__________；

② 当电路中转移0.04mole-时（较浓H2SO4尚未排出），交换膜左侧溶液中约增加____mol离子。

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