题目内容

用CH4催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
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
下列说法不正确的是（　　）
A．若用标准状况下 4.48LCH4 还原 NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为 173.4kJ
B．由反应①可推知：CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H＞-574 kJ?mol-1
C．反应 ①②转移的电子数相同
D．反应 ②中当4.48LCH4 反应完全时转移的电子总数为1.60 mol
A、利用盖斯定律，将题中反应
①+②
2
，可得：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-867kJ?mol-1，4.48LCH4 还原NO2至N2，在上述条件下放出的热量为0.2mol×867kJ?mol-1=173.4kJ，故A正确；
B、反应①气态水变为液态水是要放热，故△H＜-574 kJ?mol-1，故B错误；
C、反应①②中参加反应的甲烷物质的量相同，转移的电子数相同，故C正确；
D、根据关系式：CH4～8e-，则反应②中当4.48LCH4 反应完全时转移的电子总数为：0.2mol×8=1.60 mol，故D正确．
故选B．
练习册系列答案
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（2013?南开区一模）2013年初天津连续出现了严重的雾霾天气，给人们的出行及身体造成了极大的危害．研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2．
①在钠碱循环法中，Na2SO3溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是
2OH-+SO2=SO32-+H2O
2OH-+SO2=SO32-+H2O
．
②吸收液吸收SO2的过程中，pH随n（SO32-）：n（HSO3-）变化关系如下表：
n（SO32-）：n（HSO3-） 91：9 1：l 9：91
pH 8.2 7.2 6.2
由上表判断，NaHSO3溶液显
酸
酸
性（填“酸”、“碱”或“中”），用化学平衡原理解释：
HSO3-存在HSO3-?H++SO32- 和HSO3-+H2O?H2SO3+OH-，HSO3-的电离程度大于水解程度
HSO3-存在HSO3-?H++SO32- 和HSO3-+H2O?H2SO3+OH-，HSO3-的电离程度大于水解程度
．
③当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生．再生示意图如下：

写出HSO3-在阳极放电的电极反应式：
HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+
HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+
，当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用．
（2）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）；△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-1160kJ?mol-1
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为
1.60NA（或1.6NA）
1.60NA（或1.6NA）
（阿伏加德罗常数的值用NA表示），放出的热量为
173.4
173.4
kJ．
（3）工业上合成氮所需氢气的制备过程中，其中的一步反应为：CO（g）+H2O（g）
催化剂
CO2（g）+H2（g）；△H＜0
一定条件下，将CO（g）与H2O（g）以体积比为l：2置于密闭容器中发生上述反应，达到平衡时测得CO（g）与H2O（g）体积比为l：6，则平衡常数K=
8
3
8
3
．
（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．
2013年全国各地都遭遇“十面霾伏”．其中，机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气质量恶化贡献较大．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）
催化剂
2CO2（g）+N2（g）．△H＜0
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图甲正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是
 
（填代号）．
（下图中υ正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）
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（2）机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染．已知：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ/mol
2NO2（g）?N2O4（g）△H=-56.9kJ/mol
H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4（g）生成N2和H2O（l）的热化学方程式：
 
．
（3）用NH3催化还原NOX也可以消除氮氧化物的污染．图乙，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率（注：脱氮率即氮氧化物转化率），反应原理为：NO（g）+NO2（g）+2NH3（g）?2N2（g）+3H2O（g）．
①该反应的△S
 
0，△H
 
0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②对于气体反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作KP），则上述反应的KP=
 
．
③以下说法正确的是
 
．
A．第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高
B．相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响
C．催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮
（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图丙．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为
 
．
（5）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO和NO2）可用尿素〔CO（NH2）2〕溶液除去．反应生成对大气无污染的气体．1mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO2体积比为1：1）的质量为
 
g．

2013年初，全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”，造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒。

汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g) 2CO2+N2。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。据此判断：

（1）该反应为        反应(填“放热”或“吸热”）：在T2温度下，0~2s内的平均反应速率：v(N2)=          ；（2）当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2，在答题卡上画出 c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

（3）某科研机构，在t1℃下，体积恒定的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度（具体数据见下表，CO2和N2的起始浓度为0）。

时间/s

0

1

2

3

4

5

c(NO)/xl0-4 mol L-1

10．0

4．50

2．50

1．50

1．00

1．00

c(CO)/xl0-3 mol L-1

3．60

3．05

2．85

2．75

2．70

2．70

 

t1℃时该反应的平衡常数K=               ，平衡时NO的体积分数为            。

（4）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是       (填代号）。（下图中v正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（5）煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g)    △H=-867．0 kJ • mol-1

2NO2 (g) N2O4 (g)                    △H=-56．9 kJ • mol-1

H2O(g) = H2O(l)                           △H=-44．0 kJ • mol-1

写出CH4催化还原N2O4 (g)生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(l)的热化学方程式            。

 

（11分）

Ⅰ．（8分）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：

   

（1）配平上述反应的化学方程式（将化学计量数填在方框内）；

（2）若知上述反应每产生2.24LCO气体(折为标准状况)放出Q kJ的热量，则其热化学方程式为                                                                    

(3)用轨道表示式表达Si 核外电子排布情况                                     

（4）已知Si的电负性为1.8 ，H的电负性为2.1，N的电负性为3.0 ，则SiH4 中硅的化合价为         ，Si3N4所属的化合物类型是                  （填离子化合物or共价化合物），在前四周期的元素中，未成对电子数最多的元素的电子排布式为                          

Ⅱ．（3分）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)　ΔＨ＝－574 kJ·mol-1

2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)＝CH4(g)+4NO(g)　ΔＨ＝＋1160 kJ·mol-1

若用标准状况下4.48ＬCH4还原NO2至N2 ，整个过程中转移的电子总数为　　　　（阿伏伽德罗常数用NA表示），放出的热量为　　　　　kJ。

 

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