开发新能源是解决环境污染的重要举措,工业上常用CH₄和CO₂反应制备H₂和CO。

 (1) 钯的化合物PdCl₂通过化学反应可用来检测CO气体,该反应的反应物与生成物有CO、

     Pd、H₂O、HCl、PdCl₂和一种未知物质X,X的化学式为　　　           　。 

(2) 甲烷经重整催化作用提供反应气的燃料电池如下图所示(以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃为电解

质)。通入甲烷的电极为　　　　(填“正极”或“负极”),正极的电极反应式

为　　　　                             　　　　　　,该电池工作一段时间后,消耗

甲烷3.36 L(标准状况,下同),则B极上消耗空气和二氧化碳混合气体的体积为　　　　

L。[已知空气中V(N₂)∶V(O₂)=4∶1] 

(3) CO₂通过碳化反应可将钙镁的氢氧化物中的Ca²⁺、Mg²⁺分离。化学方程式为

Ca(OH)₂+Mg(OH)₂+3CO₂CaCO₃+Mg(HCO₃)₂+H₂O。已知:25 ℃时,CaCO₃的K_sp为2.5×10^-9,碳

酸钙的溶解度是　　　            　g。 

(4) ①将一定量的CO₂(g)和CH₄(g)通入一恒容密闭容器中发生反

      应:CO₂(g)+CH₄(g)2CO(g)+2H₂(g)。其他条件相同,在不

      同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下反应相同时间后,体系中CO含量

      随反应温度的变化如图所示。在a点与b点对应的反应条

      件下,反应继续进行一段时间后达到平衡,平衡常数

     K_a　　　　(填“>”、“<”或“=”)K_b;c点CO含量高于b

     点的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

   ②为了探究反应CO₂(g)+CH₄(g)2CO(g)+2H₂(g)的反应速率与浓度的关系,起始时向恒容密

     闭容器中通入CH₄与CO₂,使其物质的量浓度均为1.0 mol·L^-1。平衡时,根据相关数据绘

     制出两条反应速率-浓度关系曲线:v_正-c(CH₄)和v_逆-c(CO)。

     则与曲线v_正-c(CH₄)相对应的是上图中曲线　　         (填“甲”或“乙”);该反应

     达到平衡后,某一时刻降低温度,反应重新达到平衡,平

     衡常数减小,则此时曲线甲对应的平衡点可能为　　　

      　           (填字母,下同),曲线乙对应的平衡点

      可能为　　　                      　。 

研究和深度开发CO、CO₂的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

(1) CO可用于炼铁,已知:

   Fe₂O₃(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)　ΔH ₁=+489.0 kJ· mol^-1

   C(s)+CO₂(g)2CO(g)　          ΔH ₂ =+172.5 kJ· mol^-1

   则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式

    为　　　　　　                 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  

(2) 分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池,若电解质为碱性。写出该燃料电池的负

    极反应式:                                                    

(3) CO₂和H₂充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)。测得CH₃OH的物质的量随时

间的变化如右图。

①由右图判断该反应ΔH 　　　　0,曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常

  数K_Ⅰ　   　　K_Ⅱ。(填“>”、“=”或“<”) 

   ②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达

     到平衡。

       若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相

     等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为　　　      　　　。 

   ③一定温度下,此反应在恒容密闭容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是　

     　　         　(填字母)。 

　　a. 容器中压强不变  b. H₂的体积分数不变   c. c(H₂)=3c(CH₃OH) d. 容器中密度不变

    e. 2个CO键断裂的同时有3个C—H键形成

(4) 将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)。

二甲醚可用作直接燃料电池,1 mol二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生　　　　　个电

子的电量;根据化学反应原理,分析增加压强对制备二甲醚反应的影

响:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  

研究NO_x、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义,可实现绿色环保、节能

   减排、废物利用等目的。

 (1) 利用甲烷催化还原NO_x:

     CH₄(g)+4NO₂(g)4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)　     ΔH₁=-574 kJ·mol^-1

     CH₄(g)+4NO(g)2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)　 ΔH₂=-1 160 kJ·mol^-1

甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为

(2) 已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反

应:   CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g),500 ℃时的平衡常数为9,若在该温度下进行反应,设

起始时CO和H₂O的浓度均为0.02 mol·L^-1,则CO的平衡转化率为　     　　　。 

(3) 用活化后的V₂O₅作催化剂,氨气将NO还原成N₂的一种反应历程如图1所示。

     图1　氨气选择性还原NO反应历程            图2　气体中含氮组分浓度随温度变化

    ①写出总反应的化学方程式:　                                           。 

②测得该反应的平衡常数与温度的关系为lg K=5.08+,该反应是　　　　(填“吸热”或

  “放热”)反应。 

③该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示,当温度达到700 K时,发生副反应的化学

  方程式为　　　　　                              　　　　　　　　　　　。 

(4) 图3是用食盐水作电解液电解烟气脱氮的一种原理图,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为N,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。图4是电流密度和溶液pH对烟气脱硝的影响。

                 图3                    图4　电流密度、pH对NO去除率的影响

①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为N反应的离子方程式为

　　　　　　　　　                                           　　　　。 

②溶液的pH对NO去除率影响的原是 　　　                          　　　　　　　。 

③若极板面积为10 cm²,实验烟气含NO 1.5%,流速为0.070 L·s^-1(气体体积已折算成标准状况,

  且烟气中无其他气体被氧化),法拉第常数为96 500 C·mol^-1,测得电流密度为1.0 A·cm^-2。

  列式计算实验中NO去除率:                                                   　。 

氮氧化物(NO_x)、SO₂和CO₂等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行化学方法处理,可实现绿

  色环保、节能减排、废物利用等目的。

(1) 利用甲烷催化还原NO_x:

    CH₄(g)+4NO₂(g)4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)   ΔH₁=-572 kJ·mol^-1

    CH₄(g)+4NO(g)2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    ΔH₂=-1 160 kJ·mol^-1

    H₂O(l)H₂O(g)　                       ΔH₃=+44 kJ·mol^-1

    写出甲烷将NO₂还原为N₂并生成液态水时的热化学方程

    式:　　　　　　　　　　　　　　             　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2) 工业上利用CO₂生产甲醇燃料,反应为CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)　ΔH=-49.0 kJ·

    mol^-1。

     将6 mol CO₂和8 mol H₂充入容积为2 L的密闭容器中(温度不变),H₂的物质的量随时间

     变化如下图实线所示(图中字母后的数字表示对应坐标)。

   ①该反应在08 min内CO₂的平均反应速率为　　　　       　　　　　　。 

   ②列式计算此温度下该反应的平衡常数:　　　      　　　　　　　　　　　　　。 

   ③第12 min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1 mol CO₂(g)和3 mol H₂O(g),则

     v_正　　   　　(填“大于”、“小于”或“等于”)v_逆。 

   ④仅改变某一条件再进行实验,测得H₂物质的量变化如上图虚线所示。与实线相比,曲线Ⅰ

     改变的条件可能是　　         　,曲线Ⅱ改变的条件可能是　         　　　。 

(3) 采用右图装置将SO₂转化为重要化工原料。若A为SO₂,B为O₂,

则A为　　　　　极,该极电极反应式

为　　　　　　　　　          　　　　　　。 

（4）常温下,K_sp(BaCO₃)=2.5×10^-9,K_sp(BaSO₄)=1.0×10^-10,欲用1 L

     Na₂CO₃溶液将0.01 mol BaSO₄转化为BaCO₃,则

     c(Na₂CO₃)≥　　　　　　　　。 

2013年,“雾霾”成为年度关键词。近年来,对“雾霾”的防护与治理成为越来越重要的环

   境问题和社会问题。雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成。

(1) 机动车的尾气是雾霾形成的原因之一,近几年有人提出利用选择性催化剂,利用汽油中挥发

出来的C₃H₆催化还原尾气中的NO气体,请写出该过程的化学方程

式:　　　　                                　　　　　　　　　　　　　　。 

(2) 我国北方到了冬季烧煤供暖所产生的废气也是雾霾的主要来源之一。经研究发现将煤炭在

    O₂/CO₂的气氛下燃烧能够降低燃煤时NO的排放,主要反应如下:

    2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)　ΔH

    若 ①N₂(g)+O₂(g)2NO(g)  ΔH₁=+180.5 kJ·mol^-1

       ②CO(g)C(s)+O₂(g)    ΔH₂=+110.5 kJ·mol^-1

       ③C(s)+O₂(g)CO₂(g)   ΔH₃=-393.5 kJ·mol^-1

    则ΔH =　　　　　　kJ·mol^-1。 

(3) 燃煤尾气中的SO₂用NaOH溶液吸收形成NaHSO₃溶液,在pH为47时电解,硫元素在铅阴极

上被电解还原为Na₂S₂O₄。Na₂S₂O₄俗称保险粉,广泛应用于染料、印染、造纸、食品工业以

及医学上。这种技术是最初的电化学脱硫技术之一。请写出该电解反应中阴极的电极反应

式:　                                         。 

(4) SO₂经过净化后与空气混合进行催化氧化后制取硫酸

或者硫酸铵,其中SO₂发生催化氧化的反应为

2SO₂(g) +O₂(g)2SO₃(g)。若在T₁ ℃、0.1 MPa条

件下,往一密闭容器通入SO₂和O₂

[其中n(SO₂)∶n(O₂)=2∶1],测得容器内总压强与反

应时间如右上图所示。

  ①该反应的化学平衡常数表达式:K=　           。 

  ②图中A点时,SO₂的转化率为　　　　　　。 

  ③计算SO₂催化氧化反应在图中B点的压强平衡常数

    K_p=　　　　　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 

  ④若在T₂ ℃、其他条件不变的情况下测得压强的变化曲线如上图所示,则T₁　　　　(填

   “>”、“<”或“=”)T₂;其中C点的正反应速率v_C(正)与A点的逆反应速率v_A(逆)的大小

    关系为v_C(正)　　　　(填“>”、“<”或“=”)v_A(逆)。