氮氧化物(NOx)是常见的大气污染物，能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。因此，研究氮氧化物(NOx)的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请按要求回答下列问题：

1. 氮氧化物(NO_x)是常见的大气污染物，能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。因此，研究氮氧化物(NO_x)的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请按要求回答下列问题：

(1) 一氧化二氮是一种强大的温室气体，可用CO(g)在Co*的催化作用下还原N₂O(g)以除去污染，反应的化学方程式为CO(g)+N₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+N₂(g)，其反应历程和能量变化如图11所示（逸出后物质认为状态未发生变化，在图中略去)。

该反应分两步进行：

第一步：Co^*(s)+N₂O(g) $\text{[math]}$ CoO^*(s)+N₂(g) △H=+15.9kJ/mol；

第二步：(填写第二步反应的热化学方程式)。

(2) 汽车尾气中的NO可以和CO在催化转换器中发生反应，以减少尾气污染。某温度时，向2L恒容密闭体系中通入2molCO和1molNO气体，发生反应2CO(g)+2NO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+2CO₂(g)，下列能说明反应达到平衡状态的是(填序号)。

a.2v_正(NO)=v_逆(N₂)

b.体系中混合气体密度不再改变

c.CO与NO转化率的比值不再改变

d.该温度下， $\text{[math]}$ 的值不再改变

(3) 某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1∶1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat-1和Cat-2)进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率)，结果如图12所示：

①250℃脱氮率较好的催化剂是(填“Cat-1”或“Cat-2”)。

②催化剂在Cat-2条件下，450℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是。

(4) 用H₂也可还原NO气体，其反应为2H₂(g)+2NO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+2H₂O(g) △H=-752kJ/mol。

为研究H₂和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为aL的刚性密闭容器中加入一定量H₂和NO发生反应，实验结果如图13：

①反应温度T₁、T₂、T₃从低到高的关系为﹔判断理由是。

②T₁温度下，充入H₂、NO分别为3mol、3mol，容器内的压强为wPa，反应进行到6min时达平衡，0～6min内N₂的平均反应速率为mol·L^-1·min^-1 ，该反应的平衡常数Kp=(写出计算表达式)。

【考点】

热化学方程式; 化学平衡常数; 化学反应速率与化学平衡的综合应用; 有关反应热的计算;

【答案】

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综合题普通

1. “零碳甲醇”是符合“碳中和”属性的绿色能源。请回答下列有关问题。

(1) 已知： $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ (a>0，b>0)假设该反应的焓变和熵变不随温度的改变而改变，则该反应能自发进行温度范围K(用含a、b的代数式表示)。

(2) 某温度下，用 $\text{[math]}$ 溶液吸收一定量的 $\text{[math]}$ 后， $\text{[math]}$ ，则该溶液pOH=(该温度下 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，用含a的代数式表示)。

(3) 合成甲醇有两种方法。

直接法：

Ⅰ． $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

间接法： $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 通过逆水煤气反应，先合成CO后，CO和 $\text{[math]}$ 再合成甲醇。

Ⅱ． $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

Ⅲ． $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

①若利用间接工艺法合成甲醇，反应的决速步为逆水煤气反应，下列示意图中能体现上述反应体系能量变化的是(填字母)。

②在某催化剂下，反应Ⅲ的反应历程(图中的数据表示的仅为微粒的数目以及各个阶段微粒的相对总能量，*表示吸附在催化剂上)如图所示：

已知Ⅴ中有一种吸附在催化剂表面的物质，Ⅴ可表示为。

③一定温度、50bar(1bar=100kPa)恒压下，按进料气含a% $\text{[math]}$ 、3a% $\text{[math]}$ (体积分数，杂质气体不反应)合成甲醇，仅发生反应Ⅰ．平衡时二氧化碳转化率为90%，则 $\text{[math]}$ bar，反应的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (用含a的代数式表示)。

(4) 甲醇、乙醇、正丙醇三种物质在温度传感器尖头处蒸发时的温度变化曲线如图，根据曲线下降的幅度和速率的快慢，可以比较分子间作用力的大小。请判断表示甲醇的曲线是，理由是。

综合题困难

常用作有机合成与生物化学中间体，可由

脱氢制得，体系中同时发生如下反应：

反应Ⅰ： $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 在T℃，恒压密闭容器中只发生反应Ⅰ。初始通入0.2mol

和1mol H₂ ，达平衡时，体系向环境放热a kJ；若初始加入0.8mol

(g)，达平衡时，体系向环境吸热b kJ。则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (用含“a” “b”的代数式表示)。

(2) 一定温度下，向恒压密闭容器中通入1mol

(g)，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得

的平衡转化率为 $\text{[math]}$ ，

。

①平衡体系中的物质的量为mol(用含 $\text{[math]}$ 的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为用各物质的量分数代替浓度表示的平衡常数)。

②平衡后，保持其他条件不变，再向该容器中通入1mol He，再次达到平衡，的值将(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3) 恒容密闭容器中通入

(g)，不同压强和温度下

的平衡转化率如图所示。

①压强大小：P(M)P(Q)(填“>”“<”或“=”)。

②N点的平衡转化率比M点高，原因可能是。

综合题困难

3. 二氧化碳是潜在的碳资源，无论是天然的二氧化碳，还是各种炉气、尾气、副产气，进行分离回收和提纯，合理利用，意义重大。在“碳达峰”、“碳中和”的国家战略下，将CO₂和CO转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。

(1) 由CO₂制取CH₄的部分反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

则反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ kJ/mol。

(2) 若在体积为1.0L的恒容密闭容器中充入xmolCO₂和ymolH₂模拟工业合成甲醇的反应： $\text{[math]}$ 。

①关于图1，下列有关说法正确的是。

A．该反应为 $\text{[math]}$

B．若加倍投料，曲线A不可变为曲线B

C．当 $\text{[math]}$ ，该反应达到平衡状态

D．容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变，均可以说明该反应达到平衡状态

②若x=2、y=3，测得在相同时间内，不同温度下H₂的转化率如图2所示， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (“>”、<”或“=”)；填T₂时，起始压强为10MPa，则 $\text{[math]}$ MPa^-2(列式计算；保留两位小数； $\text{[math]}$ 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

(3) 一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，控制CO₂和H₂初始投料比为1∶1，分别在不同温度T₁、T₂、T₃下反应，达到平衡后，CO₂的转化率分别为50%、60%、75%，已知反应速率 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。 $\text{[math]}$ 最大的是温度(填“T₁”、“T₂”或“T₃”)。

(4) 利用电化学可以将CO₂有效转化为 $\text{[math]}$ ，装置如图所示。装置工作时，阴极除有 $\text{[math]}$ 生成外，还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是，标准状况下，当阳极生成O₂的体积为112mL时，测得阴极区内的 $\text{[math]}$ ，则电解效率。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知： $\text{[math]}$ 。

综合题困难