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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷162
氮氧化物(NOx)是常见的大气污染物,能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。因此,研究氮氧化物(NOx)的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请按要求回答下列问题:
(1)一氧化二氮是一种强大的温室气体,可用CO(g)在Co*的催化作用下还原N2O(g)以除去污染,反应的化学方程式为CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g),其反应历程和能量变化如图所示(逸出后物质认为状态未发生变化,在图中略去)。

该反应分两步进行:
第一步:Co*(s)+N2O(g)CoO*(s)+N2(g)   ΔH=+15.9kJ/mol;
第二步:___________(填写第二步反应的热化学方程式)。
(2)汽车尾气中的NO可以和CO在催化转换器中发生反应,以减少尾气污染。某温度时,向2L恒容密闭体系中通入2molCO和1molNO气体,发生反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),下列能说明反应达到平衡状态的是___________(填序号)。
a.2v(NO)=v(N2)
b.体系中混合气体密度不再改变
c.CO与NO转化率的比值不再改变
d.该温度下,的值不再改变
(3)某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1∶1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat-1和Cat-2)进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图所示:

①250℃脱氮率较好的催化剂是___________(填“Cat-1”或“Cat-2”)。
②催化剂在Cat-2条件下,450℃后,脱氮率随温度升高而下降的原因是___________
(4)用H2也可还原NO气体,其反应为2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)   ΔH=-752kJ/mol。
为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响,分别在不同温度下,向三个体积均为aL的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应,实验结果如图:

①反应温度T1、T2、T3从低到高的关系为___________﹔判断理由是___________
②T1温度下,充入H2、NO分别为3mol、3mol,容器内的压强为wPa,反应进行到6min时达平衡,0~6min内N2的平均反应速率为___________mol·L-1·min-1,该反应的平衡常数Kp=___________(写出计算表达式)。
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知识点:盖斯定律与热化学方程式温度对化学平衡移动的影响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)NO和CO均为汽车尾气的成分,在催化转换器中二者可发生反应2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)减少尾气污染。
①已知:N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H= a kJ/mol
C(s)+O2(g)= CO2(g) △H = b kJ/mol
2C(s)+O2(g) = 2CO(g) △H = c kJ/mol
则2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H =_______(用含a、b、c的表达式表示)。
②某研究小组探究催化剂对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Ⅰ和Ⅱ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(对应曲线Ⅰ和Ⅱ)所示。由图可知:要达到最大脱氮率,应采取的最佳实验条件为_______;若低于200℃,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因为_______

(2)①在500℃时,向恒容密闭体系中通入1 mol NO和 1 mol CO进行反应2CO(g)+ 2NO(g)N2(g)+ 2CO2(g)时,下列描述能说明反应达到平衡状态的是_______。(填字母)
A.单位时间内,断裂2 mol C=O键同时生成1 mol N≡N键
B.体系中混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.CO与NO的转化率比值不再改变
②一定温度下,向恒容容器中通入等物质的量的NO和CO气体,测得容器中压强随时间的变化关系如表所示:
t/min012345
p/kPa200185173165160160
该条件下反应的平衡常数Kp=_______(kPa)-1(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(3)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,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需要补充物质A,A是_______,理由是_______
氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。同时,氮氧化物(NOx)是常见的大气污染物,能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。因此,研究氮氧化物(NOx)的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请按要求回答下列问题:
(1)“中国制造2025”是中国政府实施制造强国战略第一个十年行动纲领。氮化铬在现代工业中发挥着重要的作用。基态铬、氮原子的未成对电子数之比为__________
(2)联氨(又称肼,N2H4,无色液体)也是氮的一种重要的化合物,是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似,联氨的第一步电离方程式为___________
(3)研究氮氧化物(NOx)的无害化处理
I.CO还原NO2的反应原理如下:
已知:①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH1= -234kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)2NO(g)          ΔH2= +179.5 kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112.3 kJ·mol-1
NO2与CO反应生成无污染气体的热化学方程式为__________________________
II.用H2还原NO的反应为2H2(g) + 2NO(g)N2(g) + 2H2O(g) ΔH =-752 kJ·mol-1。为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响,分别在不同温度下,向三个体积均为aL的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应,实验结果如图:

①反应温度T1、T2、T3从高到低的关系为______________________
②T1温度下,充入H2、NO分别为3mol、3mol, 容器内的压强为w Pa,反应进行到10min时达平衡,0~ 10min内N2的平均反应速率为_____________mol·L-1·s-1,该反应的平衡常数Kp=___________(写出计算表达式,以分压表示的平衡常数为Kp,某气体分压=总压 ×某气体物质的量分数);
III.以铂为电极,饱和食盐水作电解液,对含有NO的烟气进行脱氮的原理如图所示,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为 ,尾气经NaOH溶液吸收后排入空气。NO被阳极产生的氧化性气体氧化的原理为___________________________(用电极反应和离子方程式表示)
CO和NO是汽车尾气中的主要污染物,易引起酸雨、温室效应和光化学烟雾等环境污染问题。随着我国机动车保有量的飞速发展,汽车尾气的有效处理变得迫在眉睫。其中的一种方法为2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g),请回答下列问题:
(1)已知该反应为自发反应,则该反应的反应热△H___________0(填“>”或“<”或“=”)
(2)已知:N2 (g) + O2(g)=2NO(g) △H= a kJ•mol1
C(s) + O2 (g)=CO2 (g) △H= b kJ•mol1
2C(s) + O2 (g)=2CO(g) △H= c kJ•mol1
则 2CO(g)+2NO(g)=N2 (g)+2CO2 (g) △H=___________kJ•mol1 (用含 a、b、c 的表达式表示)。
(3)一定温度下,将 2molCO、4molNO 充入一恒压密闭容器。已知起始压强为 1MPa,到达平衡时, 测得N2的物质的量为 0.5 mol,则:
①该温度此反应用平衡分压代替平衡浓度的平衡常数Kp=___________(可用分数表示)
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,断裂 2 molC=O 同时形成 1 mol N≡N。
B.混合气体的密度不再改变。
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变。
D.CO与NO的转化率比值不再改变。
(4)某研究小组探究催化剂对 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高于 200℃,图中曲线 I 脱氮率随温度升高降低的主要原因为___________
(5)已知常温下,Kb(NH3·H2O)=1.8×105,Ka1(H2CO3) =4.4×107,Ka2(H2CO3) =4.4×1011。此温度下某氨水的浓度为 2mol/L,则溶液中c(OH)=___________mol/L,将脱氮反应后生成CO2通入氨水中使溶液恰好呈中性,则此时 =___________。(保留小数点后4位数字)
(6)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示:
   
写出阳极反应的电极反应方程式___________,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需要补充物质A,A是___________

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