为迎接G20峰会的到来，浙江加大了对环境治理的力度。其中对含氮化物的处理是一个重要的课题。...

为迎接G20峰会的到来，浙江加大了对环境治理的力度。其中对含氮化物的处理是一个重要的课题。

Ⅰ.氮氧化物

（1）已知：N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况如下

①2NO(g) N2(g)+O2(g)　　 △H=_______________

②你认为该反应能否自发，并说明理由____________________________________

（2）科学家利用2NO(g) N2(g)+O2(g)来消除NO的污染。1molNO在恒温、容积恒定为1L的密闭容器中反应，10min后达到平衡，NO的物质的量为0.4mol。在第15min时，保持温度不变，将容器的体积迅速增大至2L并保持恒容，第25min时到达平衡；第30min时，保持温度和体积不变，向容器中再通入0.2molNO，第50min时达到平衡，请在右图中画出从第15min起到70minNO的物质的量随时间变化的曲线。_________

Ⅱ.亚硝酸盐

（1）来源：用氧化性熔融盐处理钢铁表面氧化膜时会产生污染物亚硝酸盐，请写出FeO与NaNO3在加热条件下发生的反应________________________。

（2）电化学处理：用电解法降解NO2‑其原理如下图所示电源正极为_______（填A或B），阴极反应式为__________________________________ 。

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（14分）随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前，消除氮氧化物污染有多种方法。

（1）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2 (g) 　 △H。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T1℃)条件下反应，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＝　　　　　　　　　　　　　　 （保留两位小数）。

②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是　　　　　　　　　 。

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，则该反应的

△H　　　　　　　　 0（填“＞”、“＝”或“＜”）。

（2）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

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

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

③H2O(g)＝H2O(l)　　 △H＝－44.0 kJ·mol－1

写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O（1）的热化学方程式　　　　　　 　　　　　 。

（3）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关电极反应可表示为　　 　　　　　　　　　　　　　　 　　 　 。

（4）据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有　 　　 　　　 (写出其中两种形式即可)。

②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为　 　　　　　　　　　　　 　 。

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（15分）随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前，消除氮氧化物污染有多种方法。

(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂ (g) △H。某研究小组向某恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①下列各项不能作为判断反应达到化学平衡状态依据的是________

A.容器内CO₂ 的浓度保持不变       B．v_正(N₂) ＝2 v_正(NO)

C．容器内压强保持不变             D．混合气体的密度保持不变

E．混合气体的平均相对分子质量保持不变

②T₁℃时，该反应的平衡常数K＝________（保留两位小数）。

③30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是________。

④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，则该反应的△H________0（填“＞”、“ ＝”或“＜”）。

(2)用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

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

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

③H₂O(g)＝H₂O(l)   △H＝－44.0 kJ·mol^－1

写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的热化学方程式________。

(3)以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关电极反应可表示为________。

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（15分）随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前，消除氮氧化物污染有多种方法。

(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂ (g) △H。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T₁℃)条件下反应，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＝________（保留两位小数）。

②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是________。

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，则该反应的△H________0（填“＞”、“ ＝”或“＜”）。

(2)用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

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

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

③H₂O(g)＝H₂O(l)   △H＝－44.0 kJ·mol^－1

写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的热化学方程式________。

(3)以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关电极反应可表示为。

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“当好东道主，喜迎G20”，目前杭州为迎接即将到来的G20峰会，大量引进新能源公交车，如图所示即为一辆正在充电的电动公交车。

已知钒电池是一种常用于纯电动公交车的电池，其原理是利用钒的不同价态之间的转化，例如某种电池的充电原理可表示为，则下列说法不正确的是

阴极反应可表示为

阳极反应可表示为

若阴极电解液体积为1L，电解前pH=1，当测得的物质的量浓度为0.045mol/L时，pH变为2（不考虑反应过程中体积变化）

放电过程种负极反应可表示为

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消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。

(1) 化学上采用NH3处理NxOy不仅可以消除污染，还可作为工业生产的能量来源。

已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g)　　　　　　　　　　　 △H=－177kJ/mol

4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)　　 △H=－1253.4kJ/mol

则用NH3处理NO生成氮气和气态水的热化学方程式为___________________。

(2)已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H<0。不同温度下，向三个容器中分别投入相同量的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中NH3的物质的量分数如图所示。

①M点的v正_________Q点的v正(填“>”“<”或“=”)。

②T3温度下，将1molN2和3molH2充入2L的密闭容器中，维持压强为60MPa不变，达到N点的平衡状态，反应的浓度平衡常数K=_____________ (用最简分数表示)，M点的平衡常数比N点的平衡常数_________(填“大”“小”或“相等”)。

(3)水体中过量氨氮(以NH3表示)会导致水体富营养化。

①用次氯酸钠除去氨氮的原理如图所示。写出总反应化学方程式：_____________。

②取一定量的含氨氮废水，改变加入次氯酸钠的用量，反应一段时间后，溶液中氨氮去除率、总氮(溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的总量)去除率以及剩余次氯酸钠的含量随m(NaClO)∶m(NH3)的变化情况如上图所示。点B剩余NaClO含量低于点A的原因是____。当m(NaClO)∶m(NH3)>7.6时，水体中总氮去除率反而下降，可能的原因是__________。

(4)电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用电解产生的活性原子将NO3-还原为N2，工作原理如题图所示。若阳极生成标准状况下2.24 L气体，理论上可除去NO3-的物质的量为_____mol。

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消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。

(1) 化学上采用NH3处理NxOy不仅可以消除污染，还可作为工业生产的能量来源。

已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g)　　　　　　　　　　　 △H=－177kJ/mol

4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)　　 △H=－1253.4kJ/mol

则用NH3处理NO生成氮气和气态水的热化学方程式为___________________。

(2)已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H<0。不同温度下，向三个容器中分别投入相同量的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中NH3的物质的量分数如图所示。

①M点的v正_________Q点的v正(填“>”“<”或“=”)。

②T3温度下，将1molN2和3molH2充入2L的密闭容器中，维持压强为60MPa不变，达到N点的平衡状态，反应的浓度平衡常数K=_____________ (用最简分数表示)，M点的平衡常数比N点的平衡常数_________(填“大”“小”或“相等”)。

(3)水体中过量氨氮(以NH3表示)会导致水体富营养化。

①用次氯酸钠除去氨氮的原理如图所示。写出总反应化学方程式：_____________。

②取一定量的含氨氮废水，改变加入次氯酸钠的用量，反应一段时间后，溶液中氨氮去除率、总氮(溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的总量)去除率以及剩余次氯酸钠的含量随m(NaClO)∶m(NH3)的变化情况如上图所示。点B剩余NaClO含量低于点A的原因是____。当m(NaClO)∶m(NH3)>7.6时，水体中总氮去除率反而下降，可能的原因是__________。

(4)电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用电解产生的活性原子将NO3-还原为N2，工作原理如题图所示。若阳极生成标准状况下2.24 L气体，理论上可除去NO3-的物质的量为_____mol。

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(12分)

随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前，用活性炭还原法处理氮氧化物是消除氮氧化物污染的有效方法。

⑴已知产物 A、B 都是参与大气循环的气体，请结合下表数据写出NO与活性炭反应的化学方程式：

　　　　　　　　　　　　　　　　________

⑵某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①T₁℃时，求该反应平衡常数（列出Ｋ的表达式，要求计算过程）。

②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是________　　________。

③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、A、B的浓度之比为5：3：3，则该反应的△H________0（填“>”、“=”或“<”）。

④压缩容器体积，增大压强对该反应的反应速率和平衡移动的影响是________　　　　　　　 。

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氮氧化物是形成酸雨的成因之一，与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾，加大对氮氧化物的处理是环境治理的重要研究内容。

（1）NH3催化NOx是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。

已知．①4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H1

②N2(g)+O2(g)2NO(g)　 △H2

③H2O(g)=H2O(l) △H3

则反应4NH3(g)+6NO(g)N2(g)+6H2O(l) △H=______（用含△H1、△H2和△H3的式子表示）。

（2）科学家用活性炭还原法可以消除NO的污染，发生的反应为C(s)+2N0(g)N2(g)+CO2(g)。lmolNO和足量的活性炭在T℃、容积恒定为1L的密闭容器中反应，经过10min反应达到平衡，测得NO的物质的量为0.5mol。

①10min内，平均反应速率v(N2)=______，在T℃时，该反应的平衡常数K=_______。

②能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______（填标号）。

a.单位时间内生成2nmolNO的同时消耗nmolCO2

b．反应体系的温度不再发生改变

c．恒容条件下，混合气体的密度不再发生改变

d．恒温恒容条件下，反应体系的压强不再发生改变

（3）电化学住化净化NO是一种新颖的处理氮氧化物的方法。原理如下图，固体电解质起到传导O2-的作用，则通入NO的电极反应式为________。

（4）已知：25℃时，HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4，CH3COOH的电离常数K=1.8×10-5，实验室时可用NaOH溶液吸收NO2，生成NaNO3和NaNO2。②③

①已知溶液甲为浓度均为0.1mol· L-1，的NaNO3和NaNO2的混合溶液，溶液乙为0.1mol·L-1的CH3COONa溶液，则两溶液中c(NO3-)、c(NO2-)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为_______，能使溶液甲和溶液乙的pH相等的方法是_______(填标号)。

a.向溶液甲中加适量水　　　　　　　 b. 向溶液甲中加适量NaOH

c．向溶液乙中加适量水　　　　　　 d. 向溶液乙中加适量NaOH

②25℃时，向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入一定量的CH3COONa溶液，使溶液中c(CH3COOH):c(CH3COO-)=5:9，此时溶液pH=_______。

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还原法处理氮的氧化物是环境科学研究的热点课题。

I.氧气还原法。H2还原NO发生的反应为：2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)。

（1）已知儿种化学键的键能数据如下：

2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)　　 ΔH=___kJ·mol-1。

（2）2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反应速率表达式为v=kc2(NO)·c(H2)(k是速率常数，只与温度有关）。科学研究发现上述反应分两步进行：

反应1：2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(g)；

反应2：H2O2(g)+H2(g)2H2O(g)。

总反应速率由反应较慢的一步决定，由此推知上述两步反应中，活化能较大的是反应___（填“l”或“2”）。c(NO)对总反应速率的影响程度___c(H2)（填“大于”“小于”或“等于”）。

Ⅱ.NH3还原法。在恒容密闭容器中充入NH3和NO2，在一定温度下发生反应：8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)。

（3）下列表明该反应达到平衡状态的是___（填字母）。

A．混合气体密度保持不变　　　　 B．NO2和N2的消耗速率之比为6：7

C．混合气体中c(N2)=c(NO2)　　　 D．混合气体压强保持不变

III.CO还原法。利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO，发生反应：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　　 ΔH。在2L恒容密闭容器中充人2molCO和2molNO，测得NO的转化率与温度、时间的火系如图所示。

（4）下列说法正确的是___（填字母）。

A．图像中，T1>T2

B．上述反应在高温下能自发进行

C．10min时，T2K下正、逆反应速率相等

D．增大NO的浓度，反应物的转化率增大

（5）T2K温度下，0一10min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=___mol/L-1·min-1；T1K温度下，上述反应的平衡常数K=___L·mol-1。

（6）T1K温度下，向平衡后的容器内再加入2molN2和2molNO，则平衡___（填“向右移动”“向左移动”或“不移动”）。

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