题目内容

用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染，有望解决汽车尾气污染问题，反应如下：

CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）  △H=-574kJ·mol-1

CH4（g）+4NO（g）=N（g）+CO2（g）+2H2O（g）  △H=-akJ·mol-1

按上述转化，标准状况下44.8LNO2被还原至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则a的值为                 （    ）

A．1160                          B．2308                   C．1441                   D．2320

 

【答案】

A

【解析】

 

练习册系列答案
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研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义．
（1）处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S．
已知：①CO（g）+
12
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0KJ?mol-1
②S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296.0KJ?mol-1
此反应的热化学方程式是
2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H1=-270KJ?mol-1
2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H1=-270KJ?mol-1
．
（2）氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体．已知：
①CO（g）+NO2（g）=NO（g）+CO2（g）△H=-a KJ?mol-1（a＞0）
②2CO（g）+2NO （g）=N2（g）+2CO2（g）△H=-b KJ?mol-1（b＞0）
若用标准状况下 3.36L CO还原NO2至N2（CO完全反应）的整个过程中转移电子的物质的量为
0.3
0.3
mol，放出的热量为
3（2a+b）/80
3（2a+b）/80
KJ（用含有a和b的代数式表示）．
（3）用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574KJ?mol-1①
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=？②
若1mol CH4还原NO2至N2整个过程中放出的热量为867KJ，则△H2=
-1160KJ/mol
-1160KJ/mol
．
（2010?祁阳县一模）一氧化碳、二氧化硫和氮的氧物是重要的化工原料，但也是大气的主要污染物，综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一．
（1）硫酸生产中，SO2催化生成SO3：2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g），反应过程的能量变化如图所示．
①图中A表示
反应物总能量
反应物总能量
．
②该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5对图中E的大小有何影响？
降低
降低
（填“增大”、“降低”、“没有”）．
③在一定条件下，将0.100molSO2（g）和0.060molO2（g）放入容积为2L的密闭容器中，反应达到平衡时，测得c（SO3）=0.04mol/L．则该条件下反应的平衡常数K=
1.6×103
1.6×103
．
（2）一定条件下，氢气与一氧化碳按一定比例可生成洁净能源甲醇（CH3OH），则：
①n（H2）：n（CO）=
2：1
2：1
．
②甲醇高效燃料电池是以CH3OH为燃料，O2为氧化剂，KOH为电解质组成．该电池放电时，负极反应式为：
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
．
（3）汽车尾气是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂），它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态循环的无毒气体．
①写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：
2CO+2NO═2CO2+N2
2CO+2NO═2CO2+N2
．
②用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△=-574kJ/mol
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△=-1160kJ/mol
若用标准状况下6.72LCH4还原NO2到N2，整个过程中转移电子总数为
2.4NA
2.4NA
（阿伏加德罗常数的值用NA表示），放出的热量为
260.1
260.1
kJ．
（2011?南京三模）随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度．  目前，消除氮氧化物污染有多种方法．
（1）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2 （g）+CO2 （g）△H．某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T1℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol?L-1

/
时间/min		 NO N2 CO2
0 0.100 0 0
10 0.058 0.021 0.021
20 0.040 0.030 0.030
30 0.040 0.030 0.030
40 0.032 0.034 0.017
50 0.032 0.034 0.017
①T1℃时，该反应的平衡常数K=
0.56
0.56
（保留两位小数）．
②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是
减小CO2的浓度
减小CO2的浓度
．
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，则该反应的△H
＜
＜
0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1
写出CH4（g）与NO2（g）反应生成N2 （g）、CO2 （g）和H2O（1）的热化学方程式
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJ?mol-1
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJ?mol-1

（3）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关电极反应
可表示为
NO2+NO3--e-=N2O5
NO2+NO3--e-=N2O5
．
汽车内燃机工作时产生的高温会引起N2和O2发生反应生成NO气体，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一．
（1）如图表示在T1、T2两种不同温度下，一定量的NO发生反应：2NO（g）?N2（g）+O2（g）．反应过程中N2的体积分数随时间变化的图象．升高温度，该反应的平衡常数K将
减小
减小
（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）2000℃时，向容积为2L的密闭容器中充入10mol N2与5mol O2，达到平衡后NO的物质的量为2mol，则2000℃时该反应的平衡常数K的数值为
1
9
1
9
．该温度下，若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1mol，则达到平衡后N2的转化率为
1
7
或14.3%
1
7
或14.3%
．
（3）研究发现，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1160kJ?mol-1
若1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为
867
867
kJ．
精英家教网随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO2）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．
（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1
写出CH4（g）与NO2（g）反应生成N2 （g）、CO2 （g）和H2O（1）的热化学方程式
 

（2）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下可将SO2转化为SO42-，从而实现对SO2的治理．已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为
 
．
（3）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2 （g）+CO2 （g）．某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温（T1℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol?L-1

时间/min		 NO N2 CO2
0 1.00 0 0
10 0.58 0.21 0.21
20 0.40 0.30 0.30
30 0.40 0.30 0.30
40 0.32 0.34 0.17
50 0.32 0.34 0.17
①10min～20min以v（CO2） 表示的反应速率为
 
．
②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为
 
（保留两位小数）．
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率
 
（填“增大”、“不变”或“减小”）．
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是
 
（填序号字母）．
A．容器内压强保持不变　　      B． 2v正（NO）=v逆（N2）
C．容器内CO2的体积分数不变     D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是
 
．请在如图中画出30min至40min的变化曲线
 
．

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