解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷248
CO2资源化利用和转化、消除硫、氮等引起的污染已成为当今科学研究的热点。
(1)加氢法减碳：制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
Ⅰ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
①总反应的ΔH=_______ kJ·mol-1；
②若反应Ⅰ为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______ 填标号)。
A.
B.
③CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示，阴极上的反应式为_______ 。
(2)吸收法脱硫：亚硫酸铵溶液可以处理SO2，(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3，25℃时溶液pH与各组分物质的量分数变化关系如图所示。b点时溶液pH=7，则
_______ 。
(3)还原法脱氮：用催化剂协同纳米零价铁去除水体中NO
。催化还原过程如图所示。
①该反应机理中生成N2的过程可描述为_______ 。
②过程中NO去除率及N2生成率如图所示，为有效降低水体中氮元素的含量，宜调整水体pH为4.2，当
时，随pH减小，N2生成率逐渐降低的原因是_______ 。
(1)加氢法减碳：制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
Ⅰ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
①总反应的ΔH=
②若反应Ⅰ为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是
A.
B.③CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示，阴极上的反应式为
(2)吸收法脱硫：亚硫酸铵溶液可以处理SO2，(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3，25℃时溶液pH与各组分物质的量分数变化关系如图所示。b点时溶液pH=7，则
(3)还原法脱氮：用催化剂协同纳米零价铁去除水体中NO
。催化还原过程如图所示。①该反应机理中生成N2的过程可描述为
②过程中NO
去除率及N2生成率如图所示，为有效降低水体中氮元素的含量，宜调整水体pH为4.2，当时，随pH减小，N2生成率逐渐降低的原因是22-23高二下·江苏·阶段练习
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I：已知反应：
。在一定体积的容器内发生上述反应，反应中
的浓度随时间的变化如下表：
(1)该反应的平衡常数表达式是K=______ 。根据表中数据计算1300℃时，在4分钟内的反应速率=______ 
。达到平衡时的转化率=_______ %(结果保留到0.1%)
(2)表中a______ b，c______ 1.23(选填“>”、“<”或“=”)。
Ⅱ：CO2资源化利用和转化、消除硫、氮等引起的污染已成为当今科学研究的热点。
(3)加氢法减碳：制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
I．CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
Ⅱ．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
①总反应的ΔH=___________ kJ·mol-1；
②若反应I为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是___________ 填标号)。
a．
B．
③CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示，阴极上的反应式为___________ 。
。在一定体积的容器内发生上述反应，反应中的浓度随时间的变化如下表：| 温度 时间(分钟) | 1300℃ | 高于1300℃ |
| 0 | 2mol•L-1 | 2mol•L-1 |
| 2 | amol•L-1 | bmol•L-1 |
| 4 | 1.4mol•L-1 | cmol•L-1 |
| 6 | 1.23mol•L-1 | cmol•L-1 |
| 8 | 1.23mol•L-1 | cmol•L-1 |
在4分钟内的反应速率=。达到平衡时的转化率=(2)表中a
Ⅱ：CO2资源化利用和转化、消除硫、氮等引起的污染已成为当今科学研究的热点。
(3)加氢法减碳：制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
I．CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41kJ·mol-1
Ⅱ．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90kJ·mol-1
①总反应的ΔH=
②若反应I为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是
a．
B．③CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示，阴极上的反应式为
有效去除大气中的氮氧化物（
）和水体中的氮是环境保护的重要课题。
(1)乙烯还原。目前，科学家在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如图1所示。写出该脱硝原理总反应的化学方程式：__ ；
氧化。按一定流速将含NO的废气通过溶液，NO可转化成
被吸收。请写出NO与
反应的离子方程式__ ；
(3)氢气催化还原。
主反应：
副反应：
①则反应：2NO(g)+N2(g)
2N2O(g) 
=__ kJ•mol-1
②某温度下
的体积分数对还原NO反应的影响如图2所示。当的体积分数大于
时，
的体积分数呈下降趋势，原因是__ ；
将原煤经热解、冷却得到煤焦，NO的脱除主要含吸附和化学还原两个过程，煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附，其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关。热解温度为500℃、900℃得到的煤焦分别用S-500、S-900表示，相关信息如表：
则相同温度下，S-900对NO的脱除率比S-500的低，可能的原因是__ ；
(5)地下水中的可用还原法处理，可被还原为
、NO、
等。利用Zn和
溶液反应模拟地下水的脱硝过程、探究脱硝原理及相关因素对脱硝速率的影响。模拟过程的实验装置如图3所示。实验时用0.1mol/L
洗涤Zn粒，再用蒸馏水洗涤至接近中性；将溶液的pH调至2.5。的目的是__ 。
②向上述溶液中加入足量洗涤后的Zn粒，写出Zn与溶液反应生成的离子方程式：__ ；
(6)有人研究了用纳米零价铁去除水体中。控制其他条件不变，用纳米零价铁还原水体中的，测得溶液中、
、浓度随时间变化如图4所示。与初始溶液中氮浓度相比，反应过程中溶液中的总氮（、、）浓度减少，其可能原因是__ 。
）和水体中的氮是环境保护的重要课题。(1)乙烯还原。目前，科学家在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如图1所示。写出该脱硝原理总反应的化学方程式：
氧化。按一定流速将含NO的废气通过溶液，NO可转化成被吸收。请写出NO与反应的离子方程式(3)氢气催化还原。
主反应：
副反应：
①则反应：2NO(g)+N2(g)
2N2O(g) =②某温度下
的体积分数对还原NO反应的影响如图2所示。当的体积分数大于时，的体积分数呈下降趋势，原因是
将原煤经热解、冷却得到煤焦，NO的脱除主要含吸附和化学还原两个过程，煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附，其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关。热解温度为500℃、900℃得到的煤焦分别用S-500、S-900表示，相关信息如表：
煤焦 | 元素分析（％） | |
C | H | |
S-500 | 80.79 | 2.76 |
S-900 | 84.26 | 0.82 |
(5)地下水中的
可用还原法处理，可被还原为、NO、等。利用Zn和溶液反应模拟地下水的脱硝过程、探究脱硝原理及相关因素对脱硝速率的影响。模拟过程的实验装置如图3所示。实验时用0.1mol/L洗涤Zn粒，再用蒸馏水洗涤至接近中性；将溶液的pH调至2.5。 
的目的是②向上述
溶液中加入足量洗涤后的Zn粒，写出Zn与溶液反应生成的离子方程式：(6)有人研究了用纳米零价铁去除水体中
。控制其他条件不变，用纳米零价铁还原水体中的，测得溶液中、、浓度随时间变化如图4所示。与初始溶液中氮浓度相比，反应过程中溶液中的总氮（、、）浓度减少，其可能原因是
利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成甲醇，可实现资源的再利用。
(1)中国科学家研究的复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光高效分解水，其原理如图1所示。反应I的化学方程式为_____ 。
(2)H2和CO、CO2在催化剂的作用下合成甲醇的主要反应如下：
第一步：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H1=+41 kJ·mol-1
第二步：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-99 kJ·mol-1
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=_____ 。
②第二步反应中的相关化学键的键能(E)数据如表，试计算x=_____ 。(提示：CO中的化学键与N2中的化学键类似)
(3)在水溶液中电解CO2生成甲醇的原理如图2所示。
①写出A电极生成甲醇的电极反应式：____ 。
②A极生成1 mol甲醇时，B极生成气体在标准状况下的体积是_____ 。
(4)金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图3所示。
图3
由图3可知：石墨的燃烧热△H=____ 。
(5)燃煤烟气中的NOx、SO2经处理后可被吸收。若烟气主要成分为NO、SO2，可通过电解法除去，其原理如图4所示。
阴极的电极反应式为____ 。电解过程得到的产物为_____ 。
(1)中国科学家研究的复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光高效分解水，其原理如图1所示。反应I的化学方程式为
(2)H2和CO、CO2在催化剂的作用下合成甲醇的主要反应如下：
第一步：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H1=+41 kJ·mol-1第二步：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H2=-99 kJ·mol-1CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H=②第二步反应中的相关化学键的键能(E)数据如表，试计算x=
| 化学键 | H－H | C－O | C≡O | H－O | C－H |
| E/kJ·mol-1 | 436 | x | 1076 | 465 | 413 |
①写出A电极生成甲醇的电极反应式：
②A极生成1 mol甲醇时，B极生成气体在标准状况下的体积是
(4)金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图3所示。
图3
由图3可知：石墨的燃烧热△H=
(5)燃煤烟气中的NOx、SO2经处理后可被吸收。若烟气主要成分为NO、SO2，可通过电解法除去，其原理如图4所示。
阴极的电极反应式为
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