摘要:1.电解法 ①电解水溶液:如2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ ②电解熔融物:如2KHF2F2↑+H2↑+2KF

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二氧化硫和氮氧化物(NOx)对大气污染日趋严重,研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题,目前有很多种方法消除大气污染.

(1)可利用甲烷催化还原NOx的方法处理NOx,反应如下:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ?mol-1
则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=
-867 kJ/mol
-867 kJ/mol

(2)汽车尾气中的主要污染物有CO、NOx、碳氢化合物等,降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g);△H<0.
生成无毒物质,减少汽车尾气污染.若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,15分钟后达到平衡,反应过程中各物质的浓度变化如图1所示,则
①前15s内的平均反应速率v (N2)=
0.013 mol/(L?s)
0.013 mol/(L?s)
(小数点保留3位);
②该反应平衡常数K=
0.035
0.035
(小数点保留3位);
③若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将
不移动
不移动
移动(填“向左”、“向右”或“不”);20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图1所示的变化,则改变的条件可能是
b
b
(填序号);
a  加入催化剂   b  降低温度   c  缩小容器体积   d  增加CO2的量
④该可逆反应△S
0(填“>”、“<”或“=”),在
低温
低温
(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行.
(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图2所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.下列说法错误的是
B
B

A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高
(4)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下将SO2转化为SO42- 而实现对SO2的处理目的.其中Fe3+的最外层电子排布式为
3s23p63d5
3s23p63d5
;SO2的VSEPR模型名称为
平面三角形
平面三角形
;与SO2互为等电子体的离子有
NO2-
NO2-

(5)N2O5是重要的硝化剂和氧化剂,可用电解法制备N2O5,如图3所示,N2O5在电解池的
阳极
阳极
(填“阳极”或“阴极”)区生成,其电极反应式为
N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+
N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+
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(14分)合成氨对工、农业生产和国防都有重要意义。

       已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H= -92.4 kJ·mol-1,请回答:

   (1)合成氨工业中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解释的是_____(填字母)。

a.用铁触媒(催化剂)加快化学反应速率     

b.采用较高压强(20 MPa~50 MPa)

c.将原料气中的少量CO等气体净化除去 

d.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来

   (2)一定温度下,在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。

       ①若容器容积V恒定,达到平衡时,气体的压强为原来的,则N2的转化率а1=_____,此时,反应放热_____kJ;该温度下合成氨反应的平衡常数K=_____(只需列出数字表达式);

       ②若容器压强恒定,则达到平衡时,容器中N2的转化率а2__а1(填“>、<或=”)。

(3)随着对合成氨研究的发展,希腊科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如下图)。钯电极A是电解池的____极(填“阳”或 “阴”),该极上的电极反应式是                                      

  

 

 

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(12分)现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的,但此法反应物的转化率不高。

(1)已知1 mol N2(g)与适量H2(g)完全反应,当生成NH3(g)0.1mol时,放出9.22kJ热量,写出反应的热化学方程式:                                       

(2)若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1K2,则K1      K2(填“>”  “=” 或 “<” )。

(3)在一定温度下,向容积不变(始终为10L)的密闭容器中加入2 mol N2、8 mol H2 及固体催化剂。10分钟后反应达到平衡状态,容器内气体压强变为起始的80%,此时氨气的体积分数为           ,用氮气表示的反应速率:                   。若想提高氨气的产率,根据化学平衡移动原理,请提出合理的建议:                      (任意写一条)。

(4)在上述相同条件下,若起始时加入4 mol NH3、2 mol H2及固体催化剂,反应达到平衡时NH3的体积分数比(3)中           (填“大”、“小”或“相等”)。

(5)随着对合成氨研究的发展,2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法,即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入一个加热到570℃的电解池中,采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如右图)。在电解法合成氨的电解池中                (填“能”或“不能”) 用水作电解质溶液的溶剂,原因是              

钯电极A是电解池的      极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是                 

 

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