氮氧化物( NOx)、CO2和SO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行化学方法处理,可实...

氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行化学方法处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）利用甲烷催化还原NOx：

CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　 ΔH1＝－572 kJ·mol-1

CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　 ΔH2＝－1160 kJ·mol-1

写出甲烷将NO2还原为N2并生成气态水时的热化学方程式________。

（2）工业上利用CO2生成甲醇燃料，反应为：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－49.0 kJ·mol-1

将6 mol CO2和8 mol H2充入容器为2 L的密闭容器中，恒温下，H2的物质的量随时间变化如图1实线所示（图中字母后的数字表示对应坐标）。

①该反应在0 min～8 min内CO2的平均反应速率为________。

②仅改变某一条件再进行实验，测得H2物质的量变化如图1虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是________，曲线Ⅱ改变的条件可能是________。

（3）反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　 ΔH＝－129.0 kJ/mol可用于合成甲醇。按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示。下列说法正确的是________（填字母）

A．温度：T1＞T2＞T3

B．正反应速率：ν(a)＞ν(c)、 ν(b)＞ν(d)

C．平衡常数：K(a)＞K(c)、 K(b)＝K(d)

D．平均摩尔质量：M(a)＞M(c)、M(b)＞M(d)

（4）常温下，Ksp(BaCO3)＝2.5×10-9，Ksp(BaSO4)＝1.0×10-10，控制条件可实现如下沉淀转换：BaSO4(s)＋CO32-(aq) BaCO3(s)＋SO42-(aq)该反应平衡常数K的表达式为：K＝________，欲用1 L Na2CO3溶液将0.01 mol BaSO4全部转化为BaCO3，则Na2CO3溶液的最初浓度应不低于________。

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氮氧化物( NOx)、CO2和SO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行化学方法处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

(1)已知氢气与甲醇的燃烧热分别为285.8kJ·mol-1、726.5 kJ·mol-1,则CO2与H2反应产生液态甲醇与液态水的热化学方程式为___________________________________

(2)已知在一定温度下将6molCO2和8mol H2充入容器为2L的密闭容器中发生如下反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)　　  △H2=-49.0 kJ·mol－1 ,则

①该反应自发进行的条件是 _______________(填“低温”“高温”或“任意温度”)

②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 _____________(填字母)

a.混合气体的平均相对分子质量保持不变 　 b.CO2和H 2的物质的量之比保持不变

c.CO2和H 2的转化率相等　　　　　　　　　　 d.3v正(H2)=v逆(CH3OH)

e.1mol CO2生成的同时有3mol H—H键断裂

③H2的物质的量随时间变化曲线如图实线所示，仅改变某一条件再进行实验,测得H2物质的量随时间变化曲线如图虚线所示。与实线相比,虚线改变的条件可能是__________________

(3)如图是某甲醇燃料电池工作的示意图。质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1L 2mol·L -1H2SO4溶液。电极a上发生的电极反应式为 _____________________，当电池中有1mol e -发生转移时左右两侧溶液的质量之差为____g(假设反应物耗尽,忽略气体的溶解)。

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（15分）火力发电厂释放出大量氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：

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

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

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

（2）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　　 △H3

①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0~10 min内，氢气的平均反应速率为　　　 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　　　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

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）脱硫。利用Na2SO3溶液可脱除烟气中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-)︰n(HSO3﹣)变化关系如下表：

① 由上表判断，NaHSO3溶液显　　性，用化学平衡原理解释：　　　　　　　　 　　。

② 当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是（选填字母）：　　　。

a．c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)

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

c．c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)

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（20分）氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、 脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：

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

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

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

（2）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　　 △H3

在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。

则0~10 min内，氢气的平均反应速率为　　　　　 _______mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　　　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

（3）脱硫。利用Na2SO3溶液可脱除烟气中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-)︰n(HSO3﹣)变化关系如下表：

①由上表判断，NaHSO3溶液显　　 性，用化学平衡原理解释：　　　　　　　　 。

②当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是（选填字母）：　　　　 。

a．c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)

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

c．c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)

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

①阳极的电极反应式为_________________。

②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。

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火力发电厂释放出大量氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：

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

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

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

（2）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g）　　 △H3

①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为　　 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　　　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为　　　　 mol。

③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3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3　　　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋）　　　　　 c(NH3·H2O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）

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火力发电厂释放出大量氮氧化合物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：

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）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g） △H3

①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为　 　　　　　　 　 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　 　　 　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为　　　　　　　　 　　 。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为　　 　　　 　　 mol。

③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3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3　　 　　　　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是　　　　　　　　　 　　 　 (用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋）　　 　 　 c(NH3·H2O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）

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火力发电厂释放出大量氮氧化合物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：

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）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g） △H3

①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为___mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡________（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为______。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为_____mol。

③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3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3____0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是______(用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋）_____c(NH3·H2O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）

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（16分）火力发电厂释放出大量氮氧化合物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：

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）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g）　　 △H3

①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0～10 min内，氢气的平均反应速率为　　 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡　　　　　　 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为　　　　 。在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为　　　　 mol。

③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3所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3　　　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）脱硫。燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵。硫酸铵水溶液呈酸性的原因是　　　　 (用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c(Na＋）　　　　 c(NH3·H2O)。（填“＞”、“＜”或“＝”）

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