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解答题-原理综合题 适中0.65 引用3 组卷573
研究烟气的脱硝(除NOx)、脱硫(除SO2)技术有着积极的环保意义。
(1)一定条件下，用CH4催化还原可消除NO污染。
已知： Ⅰ．CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -865.0 kJ ·mol-1
Ⅱ．2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H= -112.5 kJ·mol-1
Ⅲ．适量的N2和O2完全反应，每生成2.24 L(标准状况下)NO时，吸收8.9 kJ的热量；
则CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=____kJ·mol-1。
(2)一定条件下，用NH3催化还原可消除NO污染，其反应原理如下：4NH3 (g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H= - 1980 kJ/mol
①应速率与浓度之间存在如下关系：v正=k正c4(NH3)·c6 (NO)，v逆=k逆c5(N2)·c 6(H2O)。k正、k 逆为速率常数，只受温度影响。350°C时，在2 L恒容密闭容器中，通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)发生反应，平衡时NO转化率为50%，则此温度下=____。
②若保持其他条件不变，将上述恒温恒容容器改为恒温恒压容器，达到新平衡时，N2的体积分数与原平衡相比将____ (填“增大”、 “减小”或“不变”)；若温度升高，则k正增大m倍，k逆增大n倍，则m____ n(填“＞” “＜”或“=”)。
③保持温度不变，在恒容密闭容器中按一定比例充入NH3(g)和NO(g)发生反应，达到平衡时，H2O(g)的体积分数φ(H2O)随的变化如图所示，当=2.0时， 达到平衡φ (H2O)可能是 A、B、C三点中的____ (填“A”、“B”或“C”)。

(3)利用电解装置也可进行烟气处理，如图可将雾霾中的NO、SO2分别转化为和，阳极的电极反应式为___________；物质A是___________(填化学式)。
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知识点：盖斯定律及其有关计算化学平衡状态本质及特征温度对化学平衡移动的影响电解池电极反应式及化学方程式的书写与判断 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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深入研究含碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义。
I．
(1)NH3是重要的配体，其中H—N—H的键角为107°。
①NH3分子的VSEPR模型为_______________________。
②[Cu(NH3)4]2+中H—N—H的键角__________(填“大于”、“小于”或“等于”)107°。
③甲基胺离子(CH3NH3+)的电子式为______________________________。
Ⅱ．一定条件下，用CH4催化还原可消除NO污染。
已知：①CH4(g) + 2NO2(g)N2(g) +CO2(g)+2H2O(g)△H=-865.0 kJ·mol-1
②2NO(g) +O2(g)2NO2(g) △H= - 112.5 kJ·mol-1
(2)N2和O2完全反应，每生成2.24 L(标准状况)NO时，吸收8.9 kJ的热量；则CH4(g)+ 4NO(g)2N2(g)+CO2(g) +2H2O(g) △H=_________kJ·mol-1。
(3)汽车尾气中的氮氧化物亦可用如下反应处理：2NO(g) +2CO(g) N2(g) +2CO2(g)
△H= -746．8kJ·mol-1．实验测得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数_______(填“>”、“<”或“=”)逆增大的倍数。
Ⅲ．CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。
(4)CH4—CO)重整技术是一种理想的CO2利用技术，反应为CO2(g) +CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在p MPa时，将CO2和CH4按物质的量之比1:1充入密闭容器中，分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间，测得CO2的转化率与温度的关系如图所示：
   
①a点CO2转化率相等的原因是________。
②在p MPa、T°C、ZrO2催化条件下(保持温度和压强不变) ，将CO2、CH4、H2O按物质的量之比1：1：n充入密闭容器中，CO2的平衡转化率为，此时平衡常数Kp=____________________MPa2 (以分压表示，分压=总压X物质的量分数；写出含、n、p的计算表达式)。
氨气是一种重要的化工原料。
I．已知 298K、101kPa 下，合成氨反应的能量变化如图1所示(ad表示被催化剂吸附，反应历程中粒子均为气态)。

(1)该条件下，N2(g)+3H2(g)2NH3 (g) ΔH =___________。
(2)反应历程中决定合成氨反应速率的一步反应的热化学方程式为___________。
(3)改变下列某一条件，既能加快合成氨反应速率又能提高氮气的平衡转化率的是___________(填字母)。
A． 升高温度             B． 增大压强     C．增加 N2的量       D．及时分离氨气
Ⅱ．以氨气作还原剂，可除去烟气中的氮氧化物。其中除去 NO 的反应原理如下：4NH3 (g)+6NO(g)5N2 (g)+6H2 O(g) ΔH= −1980 kJ/mol
(4)反应速率与浓度之间存在如下关系：v正=k正 c4 (NH3 )·c6 (NO)，v逆 =k逆 c5 (N2 )·c6 (H2O) 。k正 、k逆 为速率常数，只受温度影响。350℃时，在 2L 恒容密闭容器中，通入 0.9mol NH3(g)和 1.2mol NO(g)发生反应，保持温度不变，平衡时 NO 的转化率为 50%，则此温度下___________；当温度升高时，k正增大 m 倍，k逆增大 n 倍，则m ___________ n(填“＞”、“＜”或“=”)。
(5)初始投料量一定，平衡时 NO 的转化率与温度、压强的关系如图 2 所示，则 P1、P2、P3 由大到小的顺序为___________，原因是___________。

(6)保持温度不变，在恒容密闭容器中按一定比充入 NH3(g)和NO(g)发生反应，达到平衡时H2O(g)的体积分数 φ(H2O)随的变化如图 3 所示，当时，达到平衡时 φ(H2O)可能是 A、B、C 三点中的___________(填“A”、“B”或“C”)。
研究氮氧化合物的治理是环保的一项重要工作，合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有着重要的意义。
(1)已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+181.5 kJ·mol－1某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用●● 、●○ 、○○和分别表示N2、NO、O2和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如下图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是___________(填字母序号)。

(2)为减少汽车尾气中NOx的排放，常采用CxHy(烃)催化还原NOx消除氮氧化物的污染。
例如：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=－574 kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g) △H2=－1160 kJ/mol
③CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H3
则△H3=___________。
(3)亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中常用试剂，已知：2NO(g)+Cl2(g)2 ClNO(g)   △H＜0
①一定温度下，将2 molNO与2 molCl2置于2L密闭容器中发生反应，若该反应4min后达平衡，此时压强是初始的0.8倍，则平均反应速率v(Cl2)=___________mol·L－1·min－1。下列可判断反应达平衡状态的是___________(项序号字母)。
A 混合气体的平均相对分子质量不变
B 混合气体密度保持不变
C NO和Cl2的物质的量之比保持不变
D 每消耗1 mol NO同时生成1molClNO
②为了加快化学反应速率，同时提高NO的转化率，其他条件不变时，可采取的措施有___________(填选项序号字母)。
A 升高温度                    B 缩小容器体积
C 再充入Cl2气体            D 使用合适的催化剂
③一定条件下在恒温恒容的密闭容器中，按一定比例充入NO(g)和Cl2(g)，平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(Cl2)的变化图象如图(b)所示，当n(NO)/n(Cl2)=2.5时，达到平衡状态，ClNO的体积分数可能是图中D、E、F三点中的___________点。

(4)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
①2NO(g)N2O2(g)(快)，v1正=k1正c2(NO)，v1逆 =k1逆c (N2O2)
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)，v2正=k2正c(N2O2)·c(O2)，v2逆=k2逆c2(NO2)
比较反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小：E1___________E2(填“>”、"<”或“=”)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K与上述反应速率常数k1正、k1逆、k2正、k2逆的关系式为___________。

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