题目内容
雾霾已经严重影响我们的生存环境．火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染．
（1）利用甲烷催化还原NOx：
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
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 ．
（2）将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H3
①取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH） 与反应温度T的关系曲线（见图甲），则上述CO2转化为甲醇反应的△H3 0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图乙所示．下列说法正确的是 （填字母代号）．
A．第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，则再次达到平衡时c（CH3OH）=1.5mol/L
B．达到平衡时，氢气的转化率为0.75
C．0～10分钟内，氢气的平均反应速率为0.075mol/（L?min）
D．该温度下，反应的平衡常数的值为
E．升高温度将使
增大
（3）某种脱硫工艺中将烟气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥．设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1：1，则该反应的化学方程式为 ．
（4）电化学降解NO
的原理如题图丙所示．
①电源正极为 （填“A”或“B”），阴极反应式为 ．
②若电解过程中转移了1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）为 g．
（1）利用甲烷催化还原NOx：
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
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
（2）将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H3
①取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH） 与反应温度T的关系曲线（见图甲），则上述CO2转化为甲醇反应的△H3
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图乙所示．下列说法正确的是
A．第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，则再次达到平衡时c（CH3OH）=1.5mol/L
B．达到平衡时，氢气的转化率为0.75
C．0～10分钟内，氢气的平均反应速率为0.075mol/（L?min）
D．该温度下，反应的平衡常数的值为
| 3 |
| 16 |
E．升高温度将使
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
（3）某种脱硫工艺中将烟气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥．设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1：1，则该反应的化学方程式为
（4）电化学降解NO
- 3 |
①电源正极为
②若电解过程中转移了1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）为
考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）利用盖斯定律分析；
（2）①由图可知最高点反应到达平衡，到达平衡后，温度越高，φ（CH3OH）越小，升高平衡向逆反应进行，据此判断；
②A、再充入1mol CO2和3mol H2，可等效为开始体积变为原来的2倍，加入2mol CO2和6mol H2，平衡后，再将体积压缩为原来的体积，增大压强平衡向体积减小的方向移动，即向正反应移动，反应物的转化率增大；
B、利用v=
计算v（H2）判断；
C、根据转化率的定义计算判断；
D、该温度下该反应的K=
，代入数据计算；
E、该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应进行，n（CH3OH）减小，n（CO2）增大．
（3）根据反应物和生成物结合守恒的方法书写化学方程式；
（4）①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有氢离子参与反应且有水生成；
②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN2（5.6g），同时有2molH+（2g）进入阴极室．
（2）①由图可知最高点反应到达平衡，到达平衡后，温度越高，φ（CH3OH）越小，升高平衡向逆反应进行，据此判断；
②A、再充入1mol CO2和3mol H2，可等效为开始体积变为原来的2倍，加入2mol CO2和6mol H2，平衡后，再将体积压缩为原来的体积，增大压强平衡向体积减小的方向移动，即向正反应移动，反应物的转化率增大；
B、利用v=
| △n |
| △t |
C、根据转化率的定义计算判断；
D、该温度下该反应的K=
| c(CH3OH)c(H2O) |
| c(CO2)c3(H2) |
E、该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应进行，n（CH3OH）减小，n（CO2）增大．
（3）根据反应物和生成物结合守恒的方法书写化学方程式；
（4）①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有氢离子参与反应且有水生成；
②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN2（5.6g），同时有2molH+（2g）进入阴极室．
解答：
解：（1）已知：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
不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的．两式相加，可得
2CH4（g）+4NO2（g）=2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1734 kJ/mol
即CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ?mol-1
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ?mol-1；
（2）①由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ（CH3OH）越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H3＜0，故答案为：＜；
②由图2可知，开始二氧化碳的浓度为1.0mol/L，开始容器中充入1mol CO2和3mol H2，所以开始氢气的浓度为3.0mol/L，容器体积为
=1L．
平衡时，甲醇的浓度为0.75mol/L
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol/L）：1 3 0 0
变化（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75
平衡（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75
A、通过上述计算可知二氧化碳的转化率为
×100%=75%，再充入1mol CO2和3mol H2，可等效为开始体积变为原来的2倍，加入2mol CO2和6mol H2，平衡后，再将体积压缩为原来的体积，增大压强平衡向体积减小的方向移动，即向正反应移动，反应物的转化率增大，所以再次达到平衡时c（CH3OH）＞1.5mol/L，故A错误；
B、通过上述计算可知氢气的转化率为
×100%=75%，故B正确；
C．10分钟内，氢气的平均反应速率为v（H2）=
=0.225mol/（L?min），故C错误；
D、该温度下该反应的K=
=
=
，故D错误；
E、该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应进行，n（CH3OH）减小，n（CO2）增大，所以
值减小，故E错误．
故选：B；
（3）烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1：1，一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥．则有12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3，
故答案为：12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3；
（4）①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有H2O参与反应且有水生成，
所以阴极上发生的电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O，
故答案为：A，2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O；
②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN2（5.6g），同时有2molH+（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g，转移1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差7.2g；
故答案为：7.2．
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1160kJ?mol-1
不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的．两式相加，可得
2CH4（g）+4NO2（g）=2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1734 kJ/mol
即CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ?mol-1
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ?mol-1；
（2）①由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ（CH3OH）越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H3＜0，故答案为：＜；
②由图2可知，开始二氧化碳的浓度为1.0mol/L，开始容器中充入1mol CO2和3mol H2，所以开始氢气的浓度为3.0mol/L，容器体积为
| 1.0mol |
| 1.0mol/L |
平衡时，甲醇的浓度为0.75mol/L
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol/L）：1 3 0 0
变化（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75
平衡（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75
A、通过上述计算可知二氧化碳的转化率为
| 0.75mol/L |
| 1.0mol/L |
B、通过上述计算可知氢气的转化率为
| 2.25mol/L |
| 3mol/L |
C．10分钟内，氢气的平均反应速率为v（H2）=
| 2.25mol/L |
| 10min |
D、该温度下该反应的K=
| c(CH3OH)c(H2O) |
| c(CO2)c3(H2) |
| 0.75×0.75 |
| 0.25×0.753 |
| 16 |
| 3 |
E、该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应进行，n（CH3OH）减小，n（CO2）增大，所以
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
故选：B；
（3）烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1：1，一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥．则有12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3，
故答案为：12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3；
（4）①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有H2O参与反应且有水生成，
所以阴极上发生的电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O，
故答案为：A，2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O；
②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN2（5.6g），同时有2molH+（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g，转移1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差7.2g；
故答案为：7.2．
点评：本题以燃煤废气进行脱碳和脱硫等处理为载体，考查化学平衡有关图象、反应速率计算、平衡常数计算、影响化学平衡的因素、溶液配制等，难度中等，培养了学生分析问题解决问题的能力，注意（1）①中图象最高点起曲线上的各点都是平衡状态．
练习册系列答案
名校课堂系列答案
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2013年世界环境日中国主题为“同呼吸，共奋斗”．河南各地广泛开展了一系列活动．下列活动不符合这一主题的是（ ）
| A、推进以防治PM2.5为重点的大气污染防治工作 |
| B、积极推广风能、太阳能、氢能等新型能源的使用 |
| C、将生活垃圾、废品分类，实现资源再循环 |
| D、将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区，提高当地居民收入 |
右图是一个化学过程的示意图．已知甲池的总反应式为：
实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．试运用所学知识，解决下列问题：
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| B、氧气和臭氧 |
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