科学处理NOx、SO2等大气污染物，对改善人们的生存环境具有重要的现实意义。（1）利用甲烷...

科学处理NOx、SO2等大气污染物，对改善人们的生存环境具有重要的现实意义。

（1）利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：

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

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

则CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H=____________________

（2）利用氧化氮氧化物的流程如下：

已知反应I的化学方程式为2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl，若反应I中转移3mol电子，则反应Ⅱ中可生成N2的体积为_____L（标准状况下）。

（3）常温下，用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液，吸收过程中水的电离程度_____（填“增大”、“减小”或“不变”）；请写出Na2SO3溶液中，c(Na+)、c(H2SO3)、c(SO32-)、c(HSO3-)的大小关系：_____。

（4）利用Fe2（SO4）3溶液也可处理SO2废气，所得Fe2+溶液有很多重要用途。保存1.8mol•L﹣1的FeSO4溶液时，为防止溶液中Fe2+被氧化，常加入_____；为确保溶液中不出现浑浊，应调节溶液的pH不超过_____。（常温下，Ksp[Fe(OH) 2]=1.8×10﹣16）

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科学处理NOx、SO2等大气污染物，对改善人们的生存环境具有重要的现实意义。

（1）利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：

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

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

则CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=___kJ•mol-1。

（2）利用氧化氮氧化物的流程如下：

已知反应I的化学方程式为2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl，

若反应I中转移3mol电子，则反应Ⅱ中可生成N2的体积为_________L（标准状况下）。

（3）常温下，用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液，吸收过程中水的电离平衡_________（填“增大”、“减小”或“不变”）；试计算溶液中c(SO32-)/c(HSO3-)=_______。（常温下H2SO3的电离常数：Ka1=1×10-2 mol/L，Ka2=6.0×10-8mol/L）

（4）利用Fe2(SO4)3溶液也可处理SO2废气，所得Fe2+溶液有很多重要用途。保存1.8mol·L-1的FeSO4溶液时，为防止溶液中Fe2+被氧化，常加入________；为确保溶液中不出现浑浊，应调节溶液的pH不超过______。（常温下，Ksp[Fe(OH)2]=1.8×10-16）

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二氧化硫和氮氧化物(NO_x)对大气污染日趋严重，研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题，目前有很多种方法消除大气污染。

（1）可利用甲烷催化还原NO_x的方法处理NO_x ，反应如下：

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

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

则CH₄(g)+2NO₂(g) ＝ N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；△H＝________；

（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)；△H＜0。

若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，15分钟后达到平衡，反应过程中各物质的浓度变化如图甲所示，则平衡常数K=________(小数点后保留3位)；

①若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO气体0.6mol，平衡将________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；

②若保持温度不变，20min时向原平衡容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡将________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；

③20min时，若改变反应条件，导致N₂浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________

(填字母)；

A．加入催化剂          B．降低温度           C．缩小容器体积        D．增加CO₂的量

（3）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2－，从 而实现对SO₂的处理(总反应为2SO₂+O₂+2H₂O＝2H₂SO₄)。已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ ＝4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为________；

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火力发电厂释放出大量氮氧化物(NOx）、二氧化硫等气体会造成环境污染，对燃煤废气进行脱除处理．可实现绿色环保、低碳减排、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=-574kJ/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转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H3

①取五份等体积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（见如图），则上述CO2转化为甲醇反应的△H3______0（填“＞”、“＜”或“=”）。

②在一恒温恒容密闭容器中充入0.5molCO2和1.5molH2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。请回答：0～10min内，氢气的平均反应速率_____；第10min后，若升温，将使c(CH3OH)/c(CO2)_____(填“变大”、“减小”、“不变”)；判断理由是_________；若向该容器中再充入1molCO2和3molH2,再次达到平衡时，则CH3OH(g)的体积分数将_________(“变大”、“减小”、“不变”)。

（3）脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1：1，则该反应的化学方程式为___________。若在0.1mol/L的硝酸铵溶液中加入等体积的0.09mol/L氨水，配制了pH=8.2的溶液，则该溶液中微粒浓度由小到大的顺序为________________。

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氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因。人们研究了诸多有关氮氧化物的性质，请回答下列问题：

（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。

CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　 K1

CH4 (g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 K2

CH4 (g)+4NO(g) = 2N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 K3

K1、K2、K3依次为三个反应的平衡常数，则K3=____________（用K1、K2表示）

（2）在恒容密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，在一定条件下发生反应：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)，测得NO的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示：

①则该反应的△H ________0（填“﹤”“﹥”或“=”）。

②对于气相反应，用某组分(B)的平衡分压强 p(B)代替物质的量浓度 c(B) 也可表示平衡常数kp，如果p1 =1.65MPa，求a点的平衡常数kp =_________（MPa）−1 (结果保留 3 位有效数字，分压=总压×物质的量分数)。

（3）利用电化学原理，将NO2、O2和熔融的KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O72−的废水，如图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2O72−+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+ +7H2O。

①甲电池工作时，Y是气体，可循环使用。则石墨I附近发生的电极反应式为________。乙池中的pH________（填“变大”“变小”或“不变”）。

②工作时，在相同条件下，甲池内消耗的O2和NO2的体积比为____________。

（4）已知H3PO4为三元酸，Ka1=7.0×10−3mol·L−1，Ka2=6.2×10−8 mol·L−1，Ka3=4.5×10−13mol·L −1。则 Na2HPO4水溶液呈________（填“酸”、“中”、“碱”）性，用Ka与Kh的相对大小，说明判断理由_____。

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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

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

(2)脱碳。

方法一：在恒容密闭容器中将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

①下列条件可以判定该反应到达平衡状态的是_________(填字母)。

A．2v正(H2)＝v逆(CH3OH)           　　　 B．容器内气体的密度不变

C．容器内压强不变                　　 　　 D．反应不再释放热量

方法二：让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g) ∆H，测得压强、温度对CO的体积分数[φ(CO)％]的影响如图所示，回答下列问题：

② 图中p1、p2、p3的大小关系是_________________，图中a、b、c三点对应的平衡常数Ka、Kb、Kc大小关系是____________。

③ 900 ℃、1.013 MPa时，1 mol CO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为V L，CO2的转化率为______(保留一位小数)，该反应的平衡常数K＝_________。

方法三：用NaOH溶液吸收CO2。

④在NaOH溶液中通入一定量的CO2气体，所得溶液中c(HCO32－):c(CO32－)=4:1，此时溶液的pH=_______。(已知：室温下，H2CO3的K1=4×10－7，K2=5×10－11。lg2=0.3)

(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(NH4)2SO4。(NH4)2SO4水溶液呈酸性的原因是_______________(用离子方程式表示)；室温时，向(NH4)2SO4溶液中滴入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＝－1160kJ/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如图 1，25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为 KOH)为电源来电解乙(100mL2mol/LAgNO3溶液)和丙(100mLCuSO4)溶液，燃料电池负极的电极反应为_______________。电解结束后，向丙中加入 0.1mol Cu(OH)2，恰好恢复到反应前的浓度，将乙中溶液加水稀释至200mL，溶液的 pH ______________；

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△H________3.0 (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。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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十九大报告提出了“积极参与全球环境治理，落实减排承诺”。其中氮的化合物的处理和利用是环境科学研究的热点。

（1）机动车排放的尾气中主要污染物为NOx ，可用 CH4 催化还原 NOx 以消除其污染。298 K时，1.0 g CH4 (g)与足量的NO气体完全反应生成N2、CO2和H2O(g)，放出72. 5 kJ的热量。该反应的热化学方程式为_______________。

（2）氮氧化物与悬浮大气中的海盐粒子相互作用会生成NOCl，涉及的相关反应有：

ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系为ΔH3＝___________；K1、K2、K3的关系为K3＝____________。

（3）对汽车加装尾气净化装置，可使汽车尾气中含有的CO、NO2等有毒气体转化为无毒气体：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)　 ΔH＝-1200 kJ·mol-1。对于该反应，温度不同（T2﹥T１），其他条件相同时，下列图像正确的是________（填序号）。

（4）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s) +2NO(g)N2(g) + CO2(g)　 ΔH。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

① T1℃时，该反应在0～20min的平均反应速率v(CO2)=__________________；该反应的平衡常数K= _____________；

②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是_______（填序号）；

A. 加入一定量的活性炭　　　　　　　　 　　 B. 恒温恒压充入氩气

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，则和原平衡相比，NO的转化率_____________（填“升高”或“降低”）,ΔH_______0（填“﹥”、“﹤”或“=”）。

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火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。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转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）△H₃

①取五份等体积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的关系曲线如下图所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₃_______0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②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）的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是__________（填字母代号）。

A．第10 min后，向该容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，则再次达到平衡时c（CH₃OH）=1．5 mol·L^-1

B．0-10 min内，氢气的平均反应速率为0.075 mol/（L·min）

C．达到平衡时，氢气的转化率为0.75

D．该温度下，反应的平衡常数的值为3/16

E．升高温度将使n（CH₃OH）/n（CO₂）减小

③甲醇燃料电池结构如下图所示。其工作时正极的电极反应式可表示为________。

（3）硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH＜7，其中原因可用一个离子方程式表示为：__________；在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）__________c（NO₃^-）+c（OH^-）（填写“＞”“＝”或“＜”）

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