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解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷148
氮的氧化物、硫的氧化物是主要的大气污染物,对这些有害气体的治理及合理利用显得尤为重要。回答下列问题:
I.某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4 “固定”,能高效选择性吸附NO2
废气中的NO2被吸附后,将材料泡入水中并通入氧气能全部转化为HNO3。原理示意图如下:

已知:


(1)请从温度和压强两个角度分析利于NO2吸附的条件_______
(2)①当10 g材料吸附NO2到质量不再发生变化时,下列_______也能说明吸附反应已达到极限。
A.颜色不再发生变化                      B.n(NO2):n(N2O4)=2:1
C.2v(NO2)=v(N2O4) D.混合气体的平均分子质量不再发生变化
②当吸附反应达到极限时,测得材料内温度为40℃,压强为10.0 MPa,混合气体平均相对分子质量为69,吸附反应的Kp=_______
(3)由N2O4转化生成HNO3的热化学反应方程式_______
Ⅱ.ClO2可对烟气中NO、SO2进行协同脱除。
(4)利用 ClO2气体脱硫脱硝的过程中涉及的部分反应及速率常数如下:
a.
b.
c.
d.
①反应d的历程如下图所示。该历程中最大活化能E=_______kJ/mol。

②保持其他条件不变,随着的增加,SO2脱除效率的逐渐增加的原因是_______
(5)利用 ClO2溶液脱硫脱硝的过程中,ClO2质量浓度和溶液温度对NO脱除率的影响如下图所示,则最佳的质量浓度和溶液温度是_______
22-23高三上·湖北·阶段练习
知识点:盖斯定律及其有关计算化学平衡状态的判断方法勒夏特列原理的应用化学平衡常数的有关计算 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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以NOx为主要成分的雾霾综合治理是当前重要的研究课题,其中汽车尾气的处理尤为重要。请回答下列问题:
(1)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”,能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后,经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。

已知:2NO2(g)N2O4(g)   ΔH<0,下列说法错误的是__________
A.温度升高时不利于NO2吸附
B.多孔材料“固定”N2O4,促进2NO2(g)N2O4(g)平衡正向移动
C.转化为HNO3的反应是2N2O4 + O2 + 2H2O = 4HNO3
D.每获得0.4mol HNO3时,转移电子的数目为6.02×1022

(2)NO和CO均为汽车尾气的成分,在催化转换器中可发生反应:2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ,已知该反应为自发反应,则该反应的反应热ΔH___________0(填“>”或“<”或“=”)。
(3)已知:N2(g) + O2(g)=2NO(g)   ΔH= a kJ·mol-1
C(s) + O2(g)=CO2(g)   ΔH= b kJ·mol-1
2C(s) + O2(g)=2CO(g)   ΔH= c kJ·mol-1
则2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)   ΔH=___________kJ·mol-1 (用含a、b、c的表达式表示)。
(4)一定温度下,将2 mol CO、4 mol NO充入2 L密闭容器。5 min到达平衡,测得N2的物质的量为0.5 mol,则:
①5min内v(NO)=___________。该反应的平衡常数的数值为K=___________(保留两位小数)。
②该条件下,可判断此反应到达平衡的标志是______
A.单位时间内,消耗2 mol CO同时形成1 mol N2
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.CO与NO的转化率比值不再改变
(5)某研究小组探究催化剂Ⅰ、Ⅱ对CO、NO转化的影响。将CO和NO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中N2的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图所示:

①由图可知:要达到最大脱氮率,该反应应采取的最佳实验条件为___________
②温度低于200℃时,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是___________
(6)在酸性溶液中,间接电化学法可对NO进行无害化处理,其工作原理如图所示。

①阳极反应为:___________
②为使电解产物全部转化为NH4NO3,需要补充物质A,A是___________
I.金属有机骨架化合物(MOFs)能高效选择性吸附NO2和N2O4,遇水后将氮氧化合物转化为HNO3.此过程在相同条件下存在如下平衡:



(1)___________(用含的式子表示)
(2)反应②在恒温恒压体系中,下列选项中能说明其已达到平衡的是________
A.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
B.
C.颜色不再发生变化
D.混合气体的密度不变

II. NaClO溶液脱硝时将氮元素氧化成最高价态
(3)在恒容体系内的不同温度下,尾气脱硝的反应中NO的平衡分压p如图1所示。由图分析可知,反应温度升高,脱硝反应的平衡常数___________(填“增大”“不变”或“减小”)

NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH的变化如图2所示,NaClO溶液的初始pH越小,NO的转化率越高。其原因是___________

III.臭氧脱硝存在如下两个反应:
a.
b.
(4)T℃时,将NO2和O3混合气体以物质的量之比2:1充入一个2L恒容密闭容器中发生上述反应,测得NO2的物质的量浓度随时间变化关系如下表。
t/s024681012
c(NO2)/()2.01.41.00.700.500.400.40
若起始压强为P0,T℃下反应达到平衡时,N2O4的分压与N2O5的分压相等,则O3的体积分数=___________(保留两位有效数字),反应b平衡常数Kp=___________(用含P0式子表示,Kp为用平衡分压表示的平衡常数,即用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。
IV.电化学方法脱硝是将尾气脱硝反应设计成燃料电池,其原理如图。

(5)该电池在使用过程中石墨b电极上生成氧化物M,则石墨a电极上的电极反应方程式为___________
随着人类社会的发展,氮氧化物的排放导致一系列环境问题。
(1)NO加速臭氧层被破坏,其反应过程如图所示:

反应O3(g)+O(g)=2O2(g) ∆H=−143kJ/mol
反应1:O3(g)+NO(g)=NO2(g)+O2(g) ∆H1=−200.2kJ/mol
反应2:热化学方程式为______
(2)①汽车发动机工作时会引发反应N2(g)+O2(g)2NO(g)。2000K时,向固定容积的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2发生上述反应,下列能说明反应已达到平衡状态的是_____
A.混合气体的密度保持不变                    B.v正(NO)=2v逆(N2)
C.混合气体的平均相对分子质量不变 D.O2的浓度不再发生变化
反应过程各组分体积分数(φ)的变化如图1所示,N2的平衡转化率为______

②在密闭、固定容积的容器中,一定量NO发生分解的过程中,NO的转化率随时间变化关系如图2所示。反应2NO(g)N2(g)+O2(g) ∆H______0(填“>”或“<”)。

(3)利用脱氮菌可净化低浓度NO废气。当废气在塔内停留时间均为90s的情况下,测得不同条件下NO的脱氮率如图I、Ⅱ所示。

①由图Ⅰ知,当废气中的NO含量增加时,宜选用________法提高脱氮的效率。
②图Ⅱ中,循环吸收液加入Fe2+、Mn2+,提高了脱氮的效率,其可能原因为_______
(4)研究表明:NaClO/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硝。图Ⅲ所示为复合吸收剂组成一定时,温度对脱硝的影响。温度高于60℃后,NO去除率下降的主要原因为_______
(5)电解NO制备NH4NO3,是处理氮氧化物的排放的方法之一,发生反应8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,其工作原理如图所示:阴极的电极反应式为:______

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