随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重，如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人...

随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重，如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一。

Ⅰ.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H＜0

(1)写出一种可以提高NO的转化率的方法：__________

(2)一定温度下，在恒容密闭容器中按照n(NH3)︰n(NO) =2︰3充入反应物，发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是___________

A.c(NH3)︰c(NO) =2︰3 B.n(NH3)︰n(N2) 不变 C.容器内压强不变 D.容器内混合气体的密度不变 E.1molN—H键断裂的同时，生成1molO—H键

(3)已知该反应速率v正=k正·c4(NH3)·c6 (NO)，v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K=k正/k逆,则x=_____，y=_______。

(4)某研究小组将2molNH3、3molNO和一定量的O2充入2L密闭容器中，在Ag2O催化剂表面发生上述反应，NO的转化率随温度变化的情况如图所示：

①在5min内，温度从420K升高到580K，此时段内NO的平均反应速率v(NO)=_______;

②在有氧条件下，温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是___________。

Ⅱ.用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收氮氧化物也是一种可行的方法。NO和NO2不同配比混合气通入尿素溶液中，总氮还原率与配比关系如图。

(5) 用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收体积比为1∶1的NO和NO2混合气，可将N元素转变为对环境无害的气体。写出该反应的化学方程式____。

(6)随着NO和NO2配比的提高，总氮还原率降低的主要原因是________________。

降低温度(或“增大压强”、“分离出氮气”、“增大氨气浓度”等) AE 5 0 0.171 mol•L-1·min-1 平衡逆向移动 (NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O NO在尿素溶液中的溶解度较低，未参与反应的NO增多【解析】 (1)不增加一氧化氮的量使平衡右移可提高一氧化氮转化率； (2)可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡； (3)根据K=进行推导； (4)①根据计算反应速率； ②平衡逆向移动一氧化氮的转化率降低； (5)NO和NO2的体积比为一比一，即反应中化学计量数之比为一比一，将N元素转变为对环境无害的气体即氮气，根据元素守恒和电子守恒配平方程式； (6)一氧化氮不溶于水，大量的一氧化氮不能反应。 (1)该反应焓变小于零，为放热反应，降温可以使平衡右移，增大一氧化氮转化率；该反应为压强减小的反应，故增大压强可使平衡右移；加入氨气或者移走生成物氮气都可以使平衡右移增大一氧化氮转化率，故答案为：降低温度(或“增大压强”、“分离出氮气”、“增大氨气浓度”等)； (2)A.根据方程式可知氨气与一氧化氮按2：3反应，且按n(NH3)︰n(NO) =2︰3充入反应物，所以，任意时刻都满足c(NH3)︰c(NO) =2︰3，故A错误； B.反应正向移动时氨气的物质的量减小，氮气的物质的量增多，所以n(NH3)︰n(N2)会变小，当该值不在变化时说明反应达到平衡，故B正确； C.平衡正向移动压强减小，逆向移动压强增大，所以压强不变时反应达到平衡，故C正确； D.生成物中有液态水，所以平衡正向移动时气体的总质量减小，但总体积不变，所以密度会减小，所以当混合气体密度不变时能说明反应平衡，故D正确； E.1molN—H键断裂即消耗mol氨气，则生成mol水，形成1molO—H键，描述的都是正反应速率，故E错误；故答案为AE； (3)当反应达到平衡时有v正= v逆，即k正·c4(NH3)·c6 (NO) =k逆·cx(N2)·cy(H2O)，变换可得，该反应的平衡常数K=k正/k逆,平衡状态下K=，所以x=5，y=0，故答案为：5；0； (4)①420K时一氧化氮的转化率为2%，此时消耗的n(NO)=3mol×2%=0.06mol，580K时一氧化氮的转化率为59%，此时消耗的n(NO)=3mol×59%=1.77mol，此时段内一氧化氮的变化量为：1.77mol-0.06mol=1.71mol，容器的体积为2L，所以反应速率，故答案为：0.171 mol•L-1·min-1； ②该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，一氧化氮的转化率降低；故答案为：平衡逆向移动； (5)NO和NO2的体积比为一比一，即反应中化学计量数之比为一比一，将N元素转变为对环境无害的气体即氮气，根据元素守恒和电子守恒可知方程式为：(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O，故答案为(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O； (6)一氧化氮溶解度小，大量的一氧化氮通入之后不能反应，导致总还原率降低，故答案为：NO在尿素溶液中的溶解度较低，未参与反应的NO增多。

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考点分析：

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全球碳计划组织（GCP，The Global Carbon Project）报告称，2018年全球碳排放量约371亿吨，达到历史新高。

（1）中科院设计了一种新型的多功能复合催化剂，实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油，其过程如图1所示。

①已知：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H= + 41 kJ·mol-1

2CO2(g)+6H2(g)=4H2O(g)+CH2=CH2(g) △H= -128 kJ·mol-1

则上述过程中CO和H2转化为CH2=CH2的热化学方程式是_________。

②下列有关CO2转化为汽油的说法，正确的是___________________（填标号）。

A. 该过程中，CO2转化为汽油的转化率高达78%

B. 中间产物Fe5C2的生成是实现CO2转化为汽油的关键

C. 在Na-Fe3O4上发生的反应为CO2+H2=CO+H2O

D. 催化剂HZSM-5可以提高汽油中芳香烃的平衡产率

③若在一容器中充入一定量的CO2和H2，加入催化剂恰好完全反应，且产物只生成C5以上的烷烃类物质和水。则起始时CO2和H2的物质的量之比不低于_________。

（2）研究表明，CO2和H2在一定条件下可以合成甲醇。反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0。一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1.0molCO2和3.0molH2，在不同催化剂作用下合成甲醇，相同时间内CO2的转化率随温度变化关系如图2所示。

①该反应自发进行的条件是__________（填“高温”“低温”或“任意温度”）

②催化效果最佳的催化剂是__________（填“A”“B”或“C”）；b点时，________（填“＞”“＜”或“＝”）。

③若容器容积保持不变，则不能说明该反应达到化学平衡状态的是________。

a.c(CO2)与c(H2)的比值保持不变

b.v(CO2)正＝v(H2O)逆

c.体系的压强不再发生变化

d.混合气体的密度不变

e.有lmolCO2生成的同时有断开3mol的H-H键

f.气体的平均相对分子质量不变

④已知容器内的起始压强为100 kPa，若图2中c点已达到平衡状态，则该温度下反应的平衡常数Kp =____________________（只列出计算式，不要求化简，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）。

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根据2CrO42﹣+2H+ Cr2O72﹣+H2O设计如图丙装置（均为惰性电极）电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图丙中右侧电极连接电源的_________极，电解制备过程的总反应方程式为_________。测定阳极液中Na和Cr的含量，若Na与Cr的物质的量之比为a：b，则此时Na2CrO4的转化率为_________。若选择用熔融K2CO3作介质的甲醇（CH3OH）燃料电池充当电源，则负极反应式为________________。

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（1）利用CO2和CH4重整不仅可以获得合成气（主要成分为CO、H2），还可减少温室气体的排放（1）已知重整过程中部分反应的热化方程式为：

①CH4（g）=C（s）+2H2（g） ΔH>0

②CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g） ΔH>0

③CO（g）+H2（g）=C（s）+H2O（g） ΔH<0

固定n（CO2）=n（CH4），改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见图甲。

同温度下CO2的平衡转化率________（填“大于”“小于”或“等于”）CH4的平衡转化率。

（2）在密闭容器中通入物质的量均为0.1mol的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CO2（g） + CH4（g） 2CO（g） + 2H2（g），CH4的平衡转化率与温度及压强（单位Pa）的关系如图乙所示。y点：v（正）_____v（逆）（填“大于”“小于”或“等于”）。已知气体分压（p分）=气体总压（p总）×气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，求x点对应温度下反应的平衡常数Kp=__________________。