為改善大氣質(zhì)量，國(guó)家擬于“十二五”期間，力爭(zhēng)將CO₂變?yōu)槿剂匣蛴袡C(jī)化學(xué)產(chǎn)品的構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，將二氧化硫(SO₂)排放量減少8％，氮氧化物(NO_x)排放量減少10％．

Ⅰ．一種將CO₂變?yōu)槿剂匣蛴袡C(jī)化學(xué)產(chǎn)品的構(gòu)想分成3個(gè)步驟：

①利用濃碳酸鉀溶液吸收空氣中的CO₂；

②將第①步吸收液電解產(chǎn)生H₂和O₂，同時(shí)分離出CO₂；

③將第②步產(chǎn)生的H₂(g)和CO₂(g)在一定條件下轉(zhuǎn)化成CH₄(g)和H₂O(l)．

已知：H₂(g)＋O₂(g)＝H₂O(l)　ΔH₁＝－285.8 kJ/mol

CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH₂＝－889.6 kJ/mol

寫出第③步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________．

Ⅱ．目前，消除大氣污染有多種方法．

(1)處理NO_x的一種方法是利用甲烷催化還原NO_x．寫出甲烷直接將NO₂還原得到無(wú)污染的產(chǎn)物的化學(xué)方程式________．

(2)降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：

2NO(g)＋2CO(g)N₂(g)＋2CO₂(g)；ΔH＜0．

該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝________．

在一定溫度下，將2 mol　NO、1 mol　CO充入1 L固定容積的容器中，反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的濃度變化如下圖所示．

若保持溫度不變，20 min時(shí)再向容器中充入CO、N₂各0.6 mol，平衡將________移動(dòng)(填“向左”、“向右”或“不”)．

若20 min時(shí)改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N₂濃度發(fā)生如上圖所示的變化，則改變的條件可能是________(填序號(hào))．

①加入催化劑

②降低溫度

③縮小容器體積

④增加CO₂的量

(3)最近，某科研單位研制成功一種處理SO₂的方法：利用電化學(xué)原理將發(fā)電廠產(chǎn)生的大量SO₂制成硫酸，裝置如圖，其電池反應(yīng)方程式為：2SO₂＋O₂＋2H₂O＝2H₂SO₄，該電池電動(dòng)勢(shì)為1.06 V．實(shí)際過(guò)程中，將SO₂通入電池的________極(填“正”或“負(fù)”)，負(fù)極反應(yīng)式為________．用這種方法處理SO₂廢氣的優(yōu)點(diǎn)是可回收大量有效能，副產(chǎn)品為H₂SO₄，減少環(huán)境污染．

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（2012?天津模擬）為改善大氣質(zhì)量，國(guó)家擬于“十二五”期間，力爭(zhēng)將CO₂變?yōu)槿剂匣蛴袡C(jī)化學(xué)產(chǎn)品的構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，將二氧化硫（SO₂）排放量減少8%，氮氧化物（NO_x）排放量減少10%．
I．一種將CO₂變?yōu)槿剂匣蛴袡C(jī)化學(xué)產(chǎn)品的構(gòu)想分成3個(gè)步驟：
①利用濃碳酸鉀溶液吸收空氣中的CO₂；
②將第①步吸收液電解產(chǎn)生H₂和O₂，同時(shí)分離出CO₂；
③將第②步產(chǎn)生的H₂（g）和CO₂（g）在一定條件下轉(zhuǎn)化成CH₄（g）和H₂O（l）．
已知：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H₁=-285.8kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₂=-889.6kJ/mol
寫出第③步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-253.6kJ/mol

CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-253.6kJ/mol

．
II．目前，消除大氣污染有多種方法．
（1）處理NO_x的一種方法是利用甲烷催化還原NO_x．寫出甲烷直接將NO₂還原得到無(wú)污染的產(chǎn)物的化學(xué)方程式

CH₄+2NO₂═N₂+CO₂+2H₂O

CH₄+2NO₂═N₂+CO₂+2H₂O

．
（2）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化 轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）；△H＜0．
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(N2)c2(CO2)

c2(NO)c2(CO)

c(N2)c2(CO2)

c2(NO)c2(CO)

．
在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的濃度變化如圖1所示．

若保持溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡將

不

不

移動(dòng)（填“向左”、“向右”或“不”）．
若20min時(shí)改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N₂濃度發(fā)生如圖1所示的變化，則改變的條件可能是

②

②

（填序號(hào)）．
①加入催化劑　  ②降低溫度　  ③縮小容器體積　  ④增加CO₂的量
（3）最近，某科研單位研制成功一種處理SO₂的方法：利用電化學(xué)原理將發(fā)電廠產(chǎn)生的大量SO₂制成硫酸，裝置如圖2，其電池反應(yīng)方程式為：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，該電池電動(dòng)勢(shì)為1.06V．實(shí)際過(guò)程中，將SO₂通入電池的

負(fù)

負(fù)

極（填“正”或“負(fù)”），負(fù)極反應(yīng)式為

SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-

SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-

．用這種方法處理SO₂廢氣的優(yōu)點(diǎn)是可回收大量有效能，副產(chǎn)品為H₂SO₄，減少環(huán)境污染．

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氫氣是中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的氣體之一，它是一中新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
（1）氫氣燃燒熱值高．實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在常溫常壓下，1gH₂完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9kJ熱量．則H₂燃燒的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）某同學(xué)利用鐵與硫酸反應(yīng)制取氫氣，反應(yīng)速率較慢，你認(rèn)為可能的原因是：

 

．
（3）氫氣是合成氨的重要原料．工業(yè)上合成氨的反應(yīng)是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₂（g）
①一定條件下，一定量的N₂和H₂反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件，反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如右圖所示，其中加入催化劑引起反應(yīng)速率變化的時(shí)間段是

 

（填，如0～t₁等）．
②溫度為T℃時(shí)，將2a mol H₂和 amolN₂放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%．則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（用含a的代數(shù)式表示）．
（4）利用光分解水制氫是未來(lái)解決能源危機(jī)的理想方法之一，某研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了如圖的砷化鎵光電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光分解水制氫．光電池的a極為

 

極；若電解池內(nèi)是硫酸鈉溶液，則b極的電極反應(yīng)式為

 

．

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（15分）科學(xué)家認(rèn)為，氫氣是一種高效而無(wú)污染的理想能源，近20年來(lái)，對(duì)以氫氣作為未來(lái)的動(dòng)力燃料氫能源的研究獲得了迅速發(fā)展。
（1）為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價(jià)的氫氣，下列可供開發(fā)又較經(jīng)濟(jì)且資源可持續(xù)利用的制氫氣的方法是         。（選填字母）

A．電解水	B．鋅和稀硫酸反應(yīng)
C．光解海水	D．分解天然氣

（2）用水分解獲得氫氣的能量變化如右圖所示，表示使用催化劑是曲線         。該反應(yīng)為         (放熱還是吸熱)反應(yīng)

（3）1g的氫氣完全燃燒生成液態(tài)水釋放出142.9kJ的熱量寫出其完全燃燒的熱化學(xué)方程式：                               。
（4）利用氫氣和CO合成二甲醚的三步反應(yīng)如下：
① 2H₂(g) + CO(g)  CH₃OH(g)；ΔH ＝－90.8 kJ·mol^－1
② 2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)；ΔH＝－23.5 kJ·mol^－1
③ CO(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝－41.3 kJ·mol^－1
總反應(yīng)：3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)的ΔH＝         
（5）氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景�，F(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行下圖所示實(shí)驗(yàn)：

①氫氧燃料電池中，正極的電極反應(yīng)式為                 。
②上圖裝置中，某一銅電極的質(zhì)量減輕3.2g，則 a 極上消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
         L。
（6）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl－NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池。則正極電極方程式         。

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一、選擇題（本題包括2l小題，每小題2分，共42分。）

1．D       2．C       3．C       4．D       5．C       6．C       7．D       8．D       9．C      l0．C

l1．B      12．C     13．C     14．C     15．D     16．C     l 7．B     l 8．D     19．B     20．A

二、本題包括1小題，共12分。

21．（12分）

（1）B中裝無(wú)水硫酸銅，檢驗(yàn)水蒸氣；C中裝澄清的石灰水，檢驗(yàn)二氧化碳；（每空1分）

（2）驗(yàn)純后點(diǎn)燃E處的氣體，火焰呈藍(lán)色。（2分，不答“驗(yàn)純”扣1分）

      （3）點(diǎn)燃前應(yīng)驗(yàn)純；CO有毒，實(shí)驗(yàn)要通風(fēng)；加熱時(shí)要均勻受熱等。（2分）

      （4）揮發(fā)出來(lái)的草酸蒸氣與石灰水反應(yīng)生成了草酸鈣沉淀，會(huì)干擾CO₂的檢驗(yàn)（2分）

           在裝置B和C裝置間增加一個(gè)裝有水（或燒堿溶液）的洗氣裝置（2分）

三、本題包括3小題，共38分。

22．（每空2分，共12分）

（1）H₃0

（2）>

（3）A1+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓ +3NH

（4）NH₄Al（SO₄）₂

（5）336

23．（每空2分，共l 2分）

（1）A：Si          B：Mg

（2）抑制氯化鎂水解

（3）①Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑

            ③ Mg₂Si+4HCl=SiH₄↑+2MgCl₂

            ④ SiO₂+Na₂CO₃ Na₂SiO₃+CO₂↑

24．（每空2分，共14分）

（1）2C₄ H₁₀+13O₂=8CO₂+l0H₂O

（2）O₂+2CO₂+4e =2CO

    （3）CO₂    負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物

      （4）①2Cl+2H₂OC1₂↑+H₂↑+2OH

            ② 5C1₂+I₂+6H₂O=10HCl+2HIO₃

     ③ 560

四、本題包括l小題，共l0分。

25．（1）Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑（2分）

           FeSO₄+（NH₄）₂SO₄+6H₂O=（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O（2分）

（2）解：設(shè)生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O的物質(zhì)的量為x mol。由上述方程式知：

           H₂SO₄~FeSO₄~（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂ O

           1 mol                              l mol

           15×3×10 mol               x  mol

                                       x=0．045

      生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O的質(zhì)量為：0．045 mol×392 g／mol=17．64 g（2分）

（3）① 5、1、8、1、5、4 H₂O（2分） 

② 83．33％。（2分）