过量排放含氮物质会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重...

过量排放含氮物质会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。

Ⅰ．对NO与O2反应的研究。

（1）已知氮氧化物转化过程中的焓的变化如下图所示，写出 NO转化为NO2的热化学方程式__________。

（2）2NO+O22NO2的平衡常数表达式K=_______。其他条件不变，利用分子捕获器适当减少反应容器中NO2的含量，平衡常数K将_____（填“增大”、“减小”或“不变” ）。

（3）已知：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0。在一定条件下，将2 mol NO和1 mol O2通入恒容密闭容器中进行反应，在不同温度下，测得平衡时体系中NO、O2、NO2的物质的量与温度的关系如下图所示。

①曲线c代表________的物质的量与温度的关系，x点对应的O2的转化率为________。

②根据上图可推测_________________。

A．2NO+O22NO2的平衡常数：x点﹥y点

B．y点时2NO+O22NO2的反应速率：υ（正）﹤υ（逆）

C．400~1200℃时，随着温度升高，N2O4体积分数不断增大

D．x点对应的NO的物质的量分数为4/11

Ⅱ．对废水中过量氨氮转化的研究。

废水中过量的氨氮(NH3和NH4+)会导致水体富营养化。某科研小组用NaClO氧化法处理氨氮废水，将其转化为无污染物质，不同进水pH对氨氮去除率的影响如图所示。

已知：ⅰ．HClO的氧化性比NaClO强；

ⅱ．NH3比NH4+更易被氧化。

（4）pH＝1.25时，NaClO与NH4+反应生成N2等无污染物质，该反应的离子方程式______。

（5）进水pH为1.25～6.00范围内，氨氮去除率随pH升高发生图中变化的原因是_______。

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过量排放含氮物质会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。

(1)合成氨反应。

已知，氨的分解反应：2NH3(g)⇌ N2(g)+3H2 (g)，活化能Ea=600kJ•mol-1，合成氨有关化学键的键能如下表：

则合成氨反应：N2(g)+H2(g)⇌NH3(g)的活化能Ea=________。

(2)已知2NO+O2=2NO2反应历程分两步

①平衡常数K可用气体分压来表示，即K的表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数(例如：)，某一时刻第一步达到平衡，写出第一步反应的平衡常数________(用和各气体的物质的分数来表示)。

②用NO表示总反应的速率方程为；NO2表示的总反应速率方程为，与是速率常数，则________。

③下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是________。

A．　　　 B．增大压强，反应速率常数增大　　　 C．温度升高，正逆反应速率都增大　　　　 D．总反应快慢由第二步决定

(3)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。

①用活化后的V2O5作催化剂，氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示，请写出图1中所示的总反应方程式_______，该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示，当温度大于600K时，可能发生副反应的化学方程式_________。

②在有催化剂的作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如下图所示，其他条件相同时，请在图中补充在无催化剂作用下脱氮率随温度变化的曲线______________。

(4)电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路，原理是将NOx在电解池中分解成无污染的N2和O2除去，如下图示，两电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可自由传导O2-，电解池阴极反应为_________。

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研究氮及其化合物的性质及转化，对研究自然界中氮的循环有着重大的意义。

I.合成氨反应历程研究

(1)科学家研究利用铁触媒合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。

由图可知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的∆H=__kJ·mol-1。该历程中速率最慢的一步的化学方程式为__。

II.对NO与O2反应的研究

(2)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程如图所示。在酸性水溶液中，光催化脱除原理和电化学反应原理类似。g-C3N4端的反应为O2+2H++2e-=H2O2，则Pl端的反应为__。

(3)在一定条件下，将2molNO和1molO2通入恒容密闭容器中进行反应。在不同温度下，测得平衡时体系中NO、O2、NO2的物质的量与温度的关系如图所示。

(已知：容器中发生两个反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　　 ∆H˂0和2NO2(g)N2O4(g)　　 ∆H˂0)

①曲线c代表__的物质的量与温度的关系，x点对应的O2的转化率为__。

②下列说法正确的是__。

A.2NO+O22NO2的平衡常数：x点＞y点

B.y点时2NO+O22NO2的反应速率：v正＜v逆

C.x点对应的NO的物质的量分数为

D.400～1200℃时，随温度升高，N2O4体积分数不断增大

III.对NO与Cl2物反应及产物NOCl(亚硝酰氯)的研究

(4)NOCl可由NO与Cl2制得，化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl　　 ΔH=-111kJ/mol。在295K时，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下：

反应物浓度与反应速率关系式为v(Cl2)=k·cm(NO)cn(Cl2)，式中速率常数k=Ae-Ea/RT，其中Ea为活化能，A、R均为大于0的常数，T为温度)。则此条件下k的数值为__，若要使k增大，可采取的措施有__、__。

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研究NOx、CO等大气污染物的测量及处理具有重要意义。

（1）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx的排放。NOx在催化转化器中被CO还原成N2排除。写出NO被CO还原的化学方程式：________________。

（2）选择性催化还原技术(SCR)是目前最成熟的烟气脱硝技术，即在金属催化剂作用下，用还原剂(如NH3)选择性地与NOx反应生成N2和H2O。

①已知：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.5kJ•mol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180kJ•mol-1

完成该方法中主要反应的热化学方程式

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H=_________________。

②该方法应控制反应温度在315~400℃之间，反应温度过低会影响反应速率，但温度也不宜过高，原因是___________________。

③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，反应物x的转化率与氨氮比的关系如右图所示，则X是________________ (填化学式)。当n(NH3)／n(NO)＞1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是________________ 。

（3）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：

①Pt电极上发生的是______________反应（填“氧化”或“还原”）。

②写出NiO电极的电极反应式：___________________________________。

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研究氮、硫、碳及其化合物的转化对于减少如雾霾、酸雨、酸雾等环境污染问题有重大意义。请回答下列问题：

（1）在一定条件下，CH4可与NO2反应生成对环境无污染的物质。

已知：①CH4的燃烧热：∆H＝-890.3 kJ•mol-1②N2(g)＋2O2(g)⇌2NO2（g）∆H＝+67.0 kJ•mol-1③H2O(g)=H2O(l)∆H＝-41.0 kJ•mol-1，则CH4(g)+2NO2　 (g) ⇌ CO2+2H2O (g)＋N2(g)∆H＝___kJ•mol -1。

（2）活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在2L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭，生成CO2、N2两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表所示：

①反应的正反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。

②一定温度下，下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______。

A. N2与NO 的生成速率相等　　 B. 混合气体的密度保持不变

C.∆H 保持不变　　　　　　　　　　 D. 容器的总压强保持不变

③ 200 ℃时，平衡后向该容器中再充入0.1molNO，再次平衡后，NO的百分含量将______（填“增大”“减小”或“不变”）。

(3)SO2经催化氧化可制取硫酸，在一定温度下，往一恒容密闭容器中以体积比2∶1，通入SO2和O2，测得容器内总压强在不同温度下与反应时间的关系如图所示。

图中C 点时，SO2 的转化率为________。

②其中C 点的正反应速率υC(正)与A点的逆反应速率υA(逆)的大小关系为：υC(正)____υA(逆)（填“>”、“<”或“＝”）。

（4）有人设想将CO按下列反应除去：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)∆H>0，请你分析该设想能否实现？_____（填“能”或“否”），依据是__________。

（5）利用人工光合作用，借助太阳能使CO2和H2O转化为HCOOH，如图所示，在催化剂b表面发生的电极反应为：___________。

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氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。请回答下列问题：

(1)部分氮氧化合物之间的转化所发生的化学反应如下：

I.NO(g)＋NO2(g)＋O2(g)N2O5(g)　　　 △H1＝－112.5 kJ·mol－1

II.2NO(g)＋C2(g)2NO2(g)　　　　　　　 △H2＝－114.2 kJ·mol－1

①反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)的　　 △H＝________kJ·mol－1

②反应II的机理为：

第一步：2NO (g)N2O2(g)(快)　　　　　 △H3<0

第二步：N2O2(g)＋O2(g)→2NO2(g)(慢)　　 △H4<0

下列说法正确的是__________(填标号)

A.N2O2是反应的中间体　　　　　　　　　　　　　 B.第一步反应的活化能较大

C.第一步、第二步中的碰撞均100%有效　　　 D.整个反应的反应速率由第二步决定

(2)常温常压下，SO2与O2间的反应极慢，但向二者的混合物中加入适量的NO2后，SO2很快就会转化为SO3。反应过程中，反应体系的能量变化可用下图中的某一曲线表示(图中曲线a表示没有使用NO2时的能量变化)。

①最可能表示使用了NO2的能量变化曲线是______(填“b”或“c”)，Ea表示的意义是_______。

②若维持其他条件不变，用催化剂V2O5代替NO2，下列物理量中不可能变化的是_______(填标号)。

A.反应的活化能　　　 B.反应速率　　　 C.反应热　　　 D.平衡常数K

(3)2L恒容密闭容器中最初存在n(SO2)＝4 mol、n(O2)＝x mol的混合物，分别在温度为T1、T2条件下发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　 △H<0。控制其他条件不变，改变n(O2)，测得平衡时SO3的体积分数[φ(SO3)]与)n(O2)的关系如图所示。

①T1_________T2(填“>”或“<”)，a、b、c三点时，SO2转化率最大的是_____________。

②若x＝2，计算温度为T1时反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数K＝____________。

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碳和氮是重要的非金属元素，向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应，氮氧化物会产生光化学烟雾，研究含氮、碳化合物的性质对它们的综合利用有重要意义。

（1）NOx是形成光化学烟雾的主要物质，反应NO+O3=NO2+O2，若生成11.2L O2（标准状况）时，转移电子的物质的量是__________。

（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol-1

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

写出NO和O2反应生成NO2的热化学方程式__________；

（3）N2H4（肼或联氨）燃料电池（产生稳定、无污染的物质）原理如图1所示．M电极发生的电极反应式为__________；

（4）已知CO（g）+H2O（g）__________H2（g）+CO2 （g）△H＞0

①一定条件下反应达到平衡状态后，若改变反应的某个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是__________（填写字母）

A．逆反应速率先增大后减小

B．H2O（g）的体积百分含量减小

C．CO的转化率增大

D．容器中的值减小

②在某压强下，上述反应在不同温度、不同投料比时，CO的转化率如图2所示．则KA、KB、KC三者之间的大小关系为__________。

③T1温度下，将1molCO和4mol H2O （g）充入2L的密闭容器中，5min后反应达到平衡状态，则0～5min内的平均反应速率v（CO）=__________；若保持其他条件不变，向平衡体系中再通入1molCO和1molCO2，此时v（正）__________v（逆）（填“＞”、“=”或“＜”）。

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大气中的含氮化合物主要来源于汽车尾气与工业废气排放。

（1）催化转化器可使汽车尾气中的主要污染物、进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。

已知：　　 　　　　　　

计算尾气转化反应的________。

（2）催化还原氮氧化物技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应的热化学方程式为：　 。反应在密闭容器中进行，其它条件相同时，使用不同的催化剂A、B、C，产生的物质的量随时间变化如图1所示。

①下列有关说法正确的是___________。

反应在任何温度下均可自发进行

在催化剂A作用下，经历，平均反应速率

使用催化剂C，达到平衡时，产率最小

分离出反应体系中的有利于氮氧化物的脱除

②实验室在密闭容器中加入、，达到平衡时氮氧化物脱氮率为，则平衡常数____________；只列出计算式，不必求出计算结果

③在催化剂A的作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如图2所示，据图可知，在相同的时间内，之前，温度升高脱氮率逐渐增大，之后温度升高脱氮率逐渐减小假设催化剂活性不受影响，写出脱氮率随温度变化的原因_________________。

（3）以连二硫酸根为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示：

①阴极区的电极反应式为_________________；

②通电，当电路中转移电子时，可吸收的NO在标准状况下的体积为。则NO转化后的产物的化合价为_________________。

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研究氮、硫、碳及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义，可减少如雾霾天气、酸雨、酸雾等环境污染问题。

（1）在一定条件下，CH4可与NOx反应除去NOx，已知有下列热化学方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)　　 △H＝-890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)   　　 △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l)      　　　 △H＝-41.0 kJ·mol-1

则CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2 (g) △H＝____kJ·mol-1；

（2）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。在一定温度和压强下，往一密闭容器通入SO2和O2 [其中n(SO2)：n(O2)= 2:1]，测得容器内总压强在不同温度下与反应时间如图1所示。

① 图1中C点时，SO2的转化率为_______。

② 图1中B点的压强平衡常数Kp=_______。(Kp=压强平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

（3）已知4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1800 kJ·mol-1，将2 mol NH3、3 mol NO的混合气体分别置于a、b、c三个10 L恒容密闭容器中，使反应在不同条件下进行，反应过程中c(N2)随时间的变化如图2所示。

①与容器a中的反应相比，容器b中的反应改变的实验条件可能是_______，判断的依据是______________________________________。

②一定温度下，下列能说明反应已达到平衡状态的是____

A．H2O(g)与NO的生成速率相等　　　　　 B．混合气体的密度保持不变

C．ΔH保持不变　　　　　　　　　　　　　　 D．容器的总压强保持不变

（4）利用人工光合作用，借助太阳能使CO2和H2O转化为HCOOH，如图3所示，在催化剂b表面发生的电极反应为：_____________________________________。

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