第22练 化学反应原理综合(B)
1.(16分)(2025·常州一中模拟)氢能是应用前景广阔的新能源。
(1)制氢。工业上电解碱性尿素水溶液制氢。
①阳极活性物质Ni(OH)2首先放电生成 NiOOH，该过程的电极反应式为 。
②CO(NH2)2吸附在NiOOH上被氧化生成N2。根据电负性规则，CO(NH2)2分子中能被Ni吸附的原子是 (填元素符号)。
(2)储氢。部分H2和Mg一定条件下化合生成MgH2以储氢；部分H2和N2在催化剂表面合成氨以储氢，其反应机理的部分过程如图1所示。
①中间体X的结构为 。
②研究发现，使用Ru系催化剂时，N2在催化剂表面的吸附活化是整个反应过程的控速步骤，实际工业生产时，将控制在1.8~2.2之间，比理论值3小，其原因是 。
(3)储氢物质NH3的运用。NH3常用于烟气(主要成分NO、NO2)脱硝。以N2为载气，将含一定量NO、NH3及O2的模拟烟气以一定流速通过装有催化剂CeO2的反应管，研究温度、SO2(g)、H2O(g)对脱硝反应的影响。
①如图2所示，温度高于350 ℃时，NO转化率下降，推测原因是 。
②如图3所示，温度高于350 ℃时，和不含水蒸气的烟气相比，含10%水蒸气的烟气的NO转化率更高，其原因是 。
③实验证明，烟气中含SO2会导致催化剂不可逆的中毒(Ce4+氧化SO2生成S覆盖在生成的Ce3+表面，阻止了O2氧化Ce3+)。而添加CuO后抗硫能力显著增强，请结合图4机理，说明抗硫能力增强的原因： 。
答案 (1)①Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O ②N、O
(2)① ②提高N2的比例，增大N2在催化剂表面的吸附活化总量，加快反应速率；利于提高H2的转化率，同时提高储氢率
(3)①温度升高，催化剂的活性下降；NH3和O2反应生成NO，还原剂NH3的量减少 ②温度高于350 ℃时，含10%水蒸气的烟气中，水蒸气的存在抑制了反应4NH3+5O2===4NO+6H2O，更多的NH3和NO反应，提高了NO转化率 ③添加CuO后，氧化生成的S覆盖在Cu2+上，O2氧化Ce3+生成Ce4+，恢复催化能力
解析 (1)①由题意可知，阳极上发生的反应为碱性条件下氢氧化镍在阳极失去电子发生氧化反应生成NiOOH和水，电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O。②由电负性可知，尿素分子中氧原子和氮原子带部分负电荷，NiOOH中镍原子带正电荷，所以尿素分子中的氮原子和氧原子能被镍原子吸附。
2.(16分)(2025·南通高三考前指导)HCHO、NH3BH3(氨硼烷)、MgH2均可作为储氢材料，研究储氢材料的释氢过程具有重要意义。
(1)HCHO催化释氢过程中的物质转化关系如下：
9 mol HCHO参加反应，最终释放H2的物质的量与反应Ⅰ消耗O2的物质的量相同，则释放H2的物质的量为 。
(2)NH3BH3热解或醇解均可释氢。
①NH3BH3中三种元素电负性大小为N>H>B。NH3BH3热解释氢的过程如下：
ⅰ.过程Ⅰ所得物质[分子式：(BNH4)n]为链状结构，(BNH4)n的结构简式为 。
ⅱ.过程Ⅲ制得的立方氮化硼晶胞结构如图所示。推测立方氮化硼可能具有的用途 (任写一种)。
②一种催化NH3BH3醇解释氢时的物质转化过程如下：
ⅰ.与NH3BH3热解相比，NH3BH3醇解释氢的优点有 。
ⅱ.NH3BH3固体与CH3OH释氢的总反应化学方程式为 。
(3)MgH2水解释氢机理如图所示。
①取2.600 g MgH2投入水中，一段时间后，取出固体，洗涤、干燥，称量固体质量为3.080 g。计算该时间段内生成标准状况下H2的体积(写出计算过程)： 。
②MgH2在MgCl2溶液中也可水解释氢，且水解率明显提高，其机理如图所示。MgH2在MgCl2溶液中水解率明显提高的原因是 。
答案 (1)3 mol
(2)①ⅰ. BH2—NH2 ⅱ.作耐高温材料、切割工具等 ②ⅰ.条件温和，节约能源 ⅱ.NH3BH3+3CH3OHB(OCH3)3+NH3↑+3H2↑
(3)①n(MgH2)==0.100 0 mol，MgH2水解反应方程式为MgH2+2H2O===Mg(OH)2 + 2H2↑
设：未反应MgH2的物质的量为x，参与反应MgH2的物质的量为y，则生成Mg(OH)2的物质的量为y，根据题意有：
解得y=0.015 mol；
n(H2) = 0.015 mol × 2 = 0.03 mol；
V(H2) = 0.03 mol × 22.4 L·mol-1= 0.672 L
②MgCl2溶液中Mg2+水解使溶液H+浓度增加，MgH2水解速率加快；溶液中Mg2+能够与MgH2表面附近的OH-结合，避免在MgH2表面形成致密的Mg(OH)2覆盖层，使水解反应能够持续进行
解析 (1)反应Ⅰ：HCHO+H2O+O2===HCOOH+H2O2，反应Ⅱ：H2O2+2HCHO===2HCOOH+H2，设释放H2的物质的量为x mol，则n(O2) =x mol，反应Ⅰ中消耗x mol HCHO，反应Ⅱ中消耗2x mol HCHO，则3x=9，故x=3，则释放H2的物质的量为3 mol。
(2)①ⅱ.该材料在高温下生成，可知耐高温，又从立方氮化硼晶胞结构中可以看出B、N原子形成了类似金刚石的空间网状结构，硬度大，故可将其作耐高温材料、切割工具等。
②ⅰ.热解需要高温，醇解不需要高温，仅需催化剂，条件较为温和，即醇解释氢的优点为条件温和，节约能源。ⅱ.从物质转化过程看，反应物是NH3BH3和CH3OH，产物是H2、NH3以及含B、N、C、O产物，根据原子守恒，总反应为NH3BH3+3CH3OHB(OCH3)3+NH3↑+3H2↑。
3.(18分)(2025·泰州高三考前指导)铁元素的纳米材料因具备良好的电学特性和磁学特性，而引起了广泛的研究。纳米零价铁可用于去除水体中的六价铬[Cr(Ⅵ)]与硝酸盐等污染物。
(1)①用FeCl2溶液与NaBH4溶液反应制备纳米零价铁的化学方程式：FeCl2+2NaBH4+6H2O===Fe+2B(OH)3+2NaCl+7H2↑。当生成1 mol Fe时，反应中转移电子的物质的量为 。
②纳米Fe和Fe3O4均可用于降解含Cr2的废水。实验证明Fe3O4辅助纳米铁去除Cr2效果更佳，结合图1，分析其原因是 。
(2)电解法除Cr(Ⅵ)的一种装置如图2所示。利用阳极生成的Fe2+，还原Cr(Ⅵ)生成Cr3+，最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。随着电解的进行，阳极表面形成FeO·Fe2O3的钝化膜，电解效率降低。将电源正、负极反接一段时间，钝化膜消失。钝化膜消失的原因为 。
(3)生物质铁炭纳米材料活化过一硫酸钾(KHSO5)降解有机污染物的反应历程如图3所示。图中·S和·OH分别表示硫酸根自由基和羟基自由基。
①生物质铁炭纳米材料降解有机污染物的机理可描述为 。
②与直接使用纳米铁颗粒相比，使用生物质铁炭纳米材料降解的优点是 。
(4)利用高炉炼铁尾气制取有机物的过程如图。
相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示：FE%=×100%，选择性S(X)=×100%。
“电解”在质子交换膜电解池中进行，生成HCOOH的电极反应式为 ，当电解电压为U1时，生成C2H5OH和HCOOH的选择性之比为 。
答案 (1)①8 mol ②Fe3O4有磁性，吸引纳米铁，使其分散附着在Fe3O4表面，增大表面积；纳米铁能将含Fe3+物质还原为Fe2+，Fe2+浓度增大，降解速率加快
(2)电极交换后，阴极产生氢气，使钝化膜还原
(3)①纳米铁颗粒失去电子，经过石墨碳层传导至表面，HS得到电子生成·S和OH- 或·OH和 S，活性·S和·OH与难降解有机污染物反应生成CO2和H2O ②石墨碳层可以增加反应的接触面积；石墨碳层的包裹可以减少铁的渗出，减少二次污染
(4)CO2+2H++2e-===HCOOH 1∶3
解析 (1)①根据反应：FeCl2+2NaBH4+6H2O===Fe+2B(OH)3+2NaCl+7H2↑，2 mol NaBH4生成4 mol H2，氢元素化合价升高8价，3 mol H2O生成成3 mol H2，氢元素化合价降6价，1 mol FeCl2生成Fe，铁元素化合价降2价，总共降8价，所以当生成1 mol Fe时，反应中转移电子的物质的量为8 mol。
(4)“电解”在质子交换膜电解池中进行，酸性条件下二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e-===HCOOH。2CO2+12e-+12H+===C2H5OH+3H2O、CO2+2H++2e-===HCOOH，当电解电压为U1时，生成C2H5OH和HCOOH的法拉第效率相同，则12n(C2H5OH)=2n(HCOOH)，结合碳守恒，生成C2H5OH和HCOOH的选择性之比为∶=(2×1)∶(1×6)=1∶3 。第21练 化学反应原理综合(A)
1.(21分)(2025·南通模拟)氨气既是化工原料，也是清洁能源，研究氨气的合成具有重要意义。
(1)已知氨气的部分反应及信息如下：
4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-265 kJ·mol-1；
NH3(g)===NH3(l) ΔH=-23 kJ·mol-1；
NH3(l)的密度为0.68 kg·L-1。
1 L NH3(l)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)，可以产生的热量是 。
(2)一种合成气(含体积分数为54%的H2、35%的CO、7%的CO2和4%的N2)可通过如图1所示转化制取合成氨气的原料。
①若转化Ⅰ中CO、CO2完全反应，得到的Fe3O4和CaCO3的物质的量之比为 。
②实际进行转化(Ⅰ)反应时，合成气中需添加一定量的水蒸气。添加水蒸气的目的是 。
③其他条件一定，将添加了水蒸气的合成气通过装有Fe2O3和CaO的反应管，测得出口处CO的体积分数与反应温度的关系如图2所示。
ⅰ.400~550 ℃，温度越高，出口处CO体积分数越低的原因是 。
ⅱ.高于550 ℃，出口处CO体积分数随温度升高而增大的原因是 。
(3)一种H2、N2可持续电催化合成氨的原理如图3(图中R1、R2、R3、R4可表示烃基)所示。
①物质Y的结构简式为 。
②与N2、H2直接合成氨的工艺相比，该方法的优点除产氨效率高外，还有 (任写一点)。
2.(15分)(2025·南京中华中学二模)氢能是一种极具发展潜力的绿色能源，制氢方法是当前研究的热点，制氢方法很多，如甲烷与水蒸气重整制氢、硼氢化钠(NaBH4)水解制氢等。
(1)甲烷水蒸气重整制氢，其涉及如下两步反应：
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=206 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJ·mol-1
①实验发现，其他条件不变，向体系中加入CaO可明显提高平衡体系中H2的含量。分析投入CaO时，H2含量增大的原因是 。
②CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)，该反应需在高温下才能自发进行，其理由是 。
(2)NaBH4水解制氢：常温下，NaBH4自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。NaBH4在某催化剂表面制氢的微观过程如图1所示。已知：浓度较大时，NaB(OH)4易以NaBO2形式结晶析出。
①其他条件不变时，以D2O代替H2O催化释氢，所得气体的分子式为 ，其中过程b步用化学方程式表示为 。
②在催化剂的作用下，NaBH4与水反应，释氢体积及温度随反应时间的变化如图2所示。0~20 min内，温度随时间快速升高的原因是 。
(3)NaBH4转化为NaBO2后，电解NaBO2溶液又可制取NaBH4，实现物质的循环利用，电解装置如图3所示。
①阴极上的电极反应式是 。
②两电极区间使用阳离子交换膜，不能用阴离子交换膜的原因是 。
3.(14分)(2025·南京、盐城一模)研究脱除烟气中的NOx是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。
(1)催化脱硝。用CeO2催化脱除汽车尾气中的CO和NO。
①已知：N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=180 kJ·mol-1。
CO的标准燃烧热ΔH=-283 kJ·mol-1。则反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH= kJ·mol-1。
②CeO2催化脱硝的反应机理如图1所示。“过程①”部分Ce4+转化成Ce3+。当1 mol CeO2氧化标准状况下2.24 L CO时，生成的CeO2-x中n(Ce3+)∶n(Ce4+)= 。
(2)络合吸收脱硝。用FeSO4、Na2SO3混合液吸收烟气中NO，反应机理示意如下。
[NO络合]NO+FeSO4Fe(NO)SO4
[Fe2+再生]反应ⅰ.Fe(NO)SO4+2Na2SO3+2H2O===Fe(OH)3+Na2SO4+NH(SO3Na)2
反应ⅱ.Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
反应ⅲ.……
①从结构上分析FeSO4与NO成键络合的原理为 。
②反应ⅲ的离子方程式为 。
③探究烟气中O2对吸收液脱除NO的影响。将一定比例O2、NO和N2的混合气体匀速通过装有吸收液的反应器。NO去除率、吸收液中Fe2+浓度随时间的变化如图2所示。在5 min前后，NO去除率先上升后下降的原因是 。
(3)电解氧化脱硝。电解食盐水，利用生成的ClO-将废气中NO氧化为N。电解0.1 mol·L-1 NaCl溶液，NO去除率、溶液中ClO-浓度与电流强度的关系如图3所示。当电流强度大于4 A时，随着电流强度的增大，NO去除率降低的可能原因是 。 第22练 化学反应原理综合(B)
1.(16分)(2025·常州一中模拟)氢能是应用前景广阔的新能源。
(1)制氢。工业上电解碱性尿素水溶液制氢。
①阳极活性物质Ni(OH)2首先放电生成 NiOOH，该过程的电极反应式为 。
②CO(NH2)2吸附在NiOOH上被氧化生成N2。根据电负性规则，CO(NH2)2分子中能被Ni吸附的原子是 (填元素符号)。
(2)储氢。部分H2和Mg一定条件下化合生成MgH2以储氢；部分H2和N2在催化剂表面合成氨以储氢，其反应机理的部分过程如图1所示。
①中间体X的结构为 。
②研究发现，使用Ru系催化剂时，N2在催化剂表面的吸附活化是整个反应过程的控速步骤，实际工业生产时，将控制在1.8~2.2之间，比理论值3小，其原因是 。
(3)储氢物质NH3的运用。NH3常用于烟气(主要成分NO、NO2)脱硝。以N2为载气，将含一定量NO、NH3及O2的模拟烟气以一定流速通过装有催化剂CeO2的反应管，研究温度、SO2(g)、H2O(g)对脱硝反应的影响。
①如图2所示，温度高于350 ℃时，NO转化率下降，推测原因是 。
②如图3所示，温度高于350 ℃时，和不含水蒸气的烟气相比，含10%水蒸气的烟气的NO转化率更高，其原因是 。
③实验证明，烟气中含SO2会导致催化剂不可逆的中毒(Ce4+氧化SO2生成S覆盖在生成的Ce3+表面，阻止了O2氧化Ce3+)。而添加CuO后抗硫能力显著增强，请结合图4机理，说明抗硫能力增强的原因： 。
2.(16分)(2025·南通高三考前指导)HCHO、NH3BH3(氨硼烷)、MgH2均可作为储氢材料，研究储氢材料的释氢过程具有重要意义。
(1)HCHO催化释氢过程中的物质转化关系如下：
9 mol HCHO参加反应，最终释放H2的物质的量与反应Ⅰ消耗O2的物质的量相同，则释放H2的物质的量为 。
(2)NH3BH3热解或醇解均可释氢。
①NH3BH3中三种元素电负性大小为N>H>B。NH3BH3热解释氢的过程如下：
ⅰ.过程Ⅰ所得物质[分子式：(BNH4)n]为链状结构，(BNH4)n的结构简式为 。
ⅱ.过程Ⅲ制得的立方氮化硼晶胞结构如图所示。推测立方氮化硼可能具有的用途 (任写一种)。
②一种催化NH3BH3醇解释氢时的物质转化过程如下：
ⅰ.与NH3BH3热解相比，NH3BH3醇解释氢的优点有 。
ⅱ.NH3BH3固体与CH3OH释氢的总反应化学方程式为 。
(3)MgH2水解释氢机理如图所示。
①取2.600 g MgH2投入水中，一段时间后，取出固体，洗涤、干燥，称量固体质量为3.080 g。计算该时间段内生成标准状况下H2的体积(写出计算过程)： 。
②MgH2在MgCl2溶液中也可水解释氢，且水解率明显提高，其机理如图所示。MgH2在MgCl2溶液中水解率明显提高的原因是 。
3.(18分)(2025·泰州高三考前指导)铁元素的纳米材料因具备良好的电学特性和磁学特性，而引起了广泛的研究。纳米零价铁可用于去除水体中的六价铬[Cr(Ⅵ)]与硝酸盐等污染物。
(1)①用FeCl2溶液与NaBH4溶液反应制备纳米零价铁的化学方程式：FeCl2+2NaBH4+6H2O===Fe+2B(OH)3+2NaCl+7H2↑。当生成1 mol Fe时，反应中转移电子的物质的量为 。
②纳米Fe和Fe3O4均可用于降解含Cr2的废水。实验证明Fe3O4辅助纳米铁去除Cr2效果更佳，结合图1，分析其原因是 。
(2)电解法除Cr(Ⅵ)的一种装置如图2所示。利用阳极生成的Fe2+，还原Cr(Ⅵ)生成Cr3+，最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。随着电解的进行，阳极表面形成FeO·Fe2O3的钝化膜，电解效率降低。将电源正、负极反接一段时间，钝化膜消失。钝化膜消失的原因为 。
(3)生物质铁炭纳米材料活化过一硫酸钾(KHSO5)降解有机污染物的反应历程如图3所示。图中·S和·OH分别表示硫酸根自由基和羟基自由基。
①生物质铁炭纳米材料降解有机污染物的机理可描述为 。
②与直接使用纳米铁颗粒相比，使用生物质铁炭纳米材料降解的优点是 。
(4)利用高炉炼铁尾气制取有机物的过程如图。
相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示：FE%=×100%，选择性S(X)=×100%。
“电解”在质子交换膜电解池中进行，生成HCOOH的电极反应式为 ，当电解电压为U1时，生成C2H5OH和HCOOH的选择性之比为 。 第21练 化学反应原理综合(A)
1.(21分)(2025·南通模拟)氨气既是化工原料，也是清洁能源，研究氨气的合成具有重要意义。
(1)已知氨气的部分反应及信息如下：
4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-265 kJ·mol-1；
NH3(g)===NH3(l) ΔH=-23 kJ·mol-1；
NH3(l)的密度为0.68 kg·L-1。
1 L NH3(l)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)，可以产生的热量是 。
(2)一种合成气(含体积分数为54%的H2、35%的CO、7%的CO2和4%的N2)可通过如图1所示转化制取合成氨气的原料。
①若转化Ⅰ中CO、CO2完全反应，得到的Fe3O4和CaCO3的物质的量之比为 。
②实际进行转化(Ⅰ)反应时，合成气中需添加一定量的水蒸气。添加水蒸气的目的是 。
③其他条件一定，将添加了水蒸气的合成气通过装有Fe2O3和CaO的反应管，测得出口处CO的体积分数与反应温度的关系如图2所示。
ⅰ.400~550 ℃，温度越高，出口处CO体积分数越低的原因是 。
ⅱ.高于550 ℃，出口处CO体积分数随温度升高而增大的原因是 。
(3)一种H2、N2可持续电催化合成氨的原理如图3(图中R1、R2、R3、R4可表示烃基)所示。
①物质Y的结构简式为 。
②与N2、H2直接合成氨的工艺相比，该方法的优点除产氨效率高外，还有 (任写一点)。
答案 (1)1 730 kJ
(2)①5∶3 ②升高温度，加快化学反应速率，同时CO可以与水反应生成CO2和氢气，增加氢气的产量，同时消耗CO，提高原料利用率 ③ⅰ.低温时，反应CO+H2O===H2+CO2更完全，CO体积分数较低 ⅱ.高温时，平衡逆向移动，CO体积分数增大
(3)① ②反应温和(或其他合理答案)
解析 (1)4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-265 kJ·mol-1①
NH3(g)===NH3(l) ΔH=-23 kJ·mol-1②
目标方程式为4NH3(l)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g)③
则③=①-4×②，ΔH=(-265 kJ·mol-1)-4×(-23 kJ·mol-1)=-173 kJ·mol-1，液氨的物质的量n= mol=40 mol，当液氨为40 mol时，放出的热量为×173 kJ=1 730 kJ。
(2)①同温同压下，气体的物质的量之比等于体积之比，设混合气体物质的量为1 mol，则根据CO+3Fe2O3===2Fe3O4+CO2，n(Fe3O4)=2n(CO)=2×35%×1 mol=0.7 mol，生成的二氧化碳的物质的量n(CO2)=n(CO)=0.35 mol，体系中二氧化碳一部分是原来有的0.07 mol，一部分是CO反应生成的0.35 mol，则n总(CO2)=(0.35+0.07) mol=0.42 mol，根据化学方程式：CO2+CaO===CaCO3可知，n(CaCO3)=n总(CO2)=0.42 mol，得到的Fe3O4和CaCO3的物质的量之比为0.7∶0.42=5∶3。
(3)H2-2e-===2H+，产生氢离子带正电，与带负电的离子结合，所以产物Y为，电解过程反应温和，不需要高温高压，从而降低了能耗和设备要求。
2.(15分)(2025·南京中华中学二模)氢能是一种极具发展潜力的绿色能源，制氢方法是当前研究的热点，制氢方法很多，如甲烷与水蒸气重整制氢、硼氢化钠(NaBH4)水解制氢等。
(1)甲烷水蒸气重整制氢，其涉及如下两步反应：
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=206 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJ·mol-1
①实验发现，其他条件不变，向体系中加入CaO可明显提高平衡体系中H2的含量。分析投入CaO时，H2含量增大的原因是 。
②CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)，该反应需在高温下才能自发进行，其理由是 。
(2)NaBH4水解制氢：常温下，NaBH4自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。NaBH4在某催化剂表面制氢的微观过程如图1所示。已知：浓度较大时，NaB(OH)4易以NaBO2形式结晶析出。
①其他条件不变时，以D2O代替H2O催化释氢，所得气体的分子式为 ，其中过程b步用化学方程式表示为 。
②在催化剂的作用下，NaBH4与水反应，释氢体积及温度随反应时间的变化如图2所示。0~20 min内，温度随时间快速升高的原因是 。
(3)NaBH4转化为NaBO2后，电解NaBO2溶液又可制取NaBH4，实现物质的循环利用，电解装置如图3所示。
①阴极上的电极反应式是 。
②两电极区间使用阳离子交换膜，不能用阴离子交换膜的原因是 。
答案 (1)①CaO为碱性氧化物，能吸收酸性氧化物CO2，导致CO2浓度减小，促使反应Ⅱ平衡正向移动，导致CO浓度减小，引起反应Ⅰ平衡也正向移动，从而提高平衡体系中H2的含量 ②ΔH=206 kJ·mol-1-41 kJ·mol-1=165 kJ·mol-1，该反应的ΔS>0，根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发进行，可知该反应高温下可自发进行
(2)①H2、HD、D2 BH3+D2O===BH2OD+HD ②NaBH4与水反应放热，随着时间推移，体系温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强
(3)①B+8e-+6H2O===B+8OH- ②防止阴极的B和产生的B通过阴离子交换膜进入阳极区
解析 (3)根据电解装置可知，电解NaBO2可制取NaBH4，则电解装置右侧与电源负极相连，为阴极，电极反应为B+8e-+6H2O===B+8OH-，左侧为阳极，电极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O。②在电解池中，阴离子向阳极移动，两电极区间使用阳离子交换膜可以防止阴极产生的B通过阴离子交换膜进入阳极区，发生反应而损耗，B通过阴离子交换膜进入阳极区，阴极区B浓度变小，B的产率变低。
3.(14分)(2025·南京、盐城一模)研究脱除烟气中的NOx是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。
(1)催化脱硝。用CeO2催化脱除汽车尾气中的CO和NO。
①已知：N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=180 kJ·mol-1。
CO的标准燃烧热ΔH=-283 kJ·mol-1。则反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH= kJ·mol-1。
②CeO2催化脱硝的反应机理如图1所示。“过程①”部分Ce4+转化成Ce3+。当1 mol CeO2氧化标准状况下2.24 L CO时，生成的CeO2-x中n(Ce3+)∶n(Ce4+)= 。
(2)络合吸收脱硝。用FeSO4、Na2SO3混合液吸收烟气中NO，反应机理示意如下。
[NO络合]NO+FeSO4Fe(NO)SO4
[Fe2+再生]反应ⅰ.Fe(NO)SO4+2Na2SO3+2H2O===Fe(OH)3+Na2SO4+NH(SO3Na)2
反应ⅱ.Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
反应ⅲ.……
①从结构上分析FeSO4与NO成键络合的原理为 。
②反应ⅲ的离子方程式为 。
③探究烟气中O2对吸收液脱除NO的影响。将一定比例O2、NO和N2的混合气体匀速通过装有吸收液的反应器。NO去除率、吸收液中Fe2+浓度随时间的变化如图2所示。在5 min前后，NO去除率先上升后下降的原因是 。
(3)电解氧化脱硝。电解食盐水，利用生成的ClO-将废气中NO氧化为N。电解0.1 mol·L-1 NaCl溶液，NO去除率、溶液中ClO-浓度与电流强度的关系如图3所示。当电流强度大于4 A时，随着电流强度的增大，NO去除率降低的可能原因是 。
答案 (1)①-746 ②1∶4 (2)①Fe2+提供空轨道，NO提供孤电子对，形成配位键络合 ②2Fe3++S+H2O===2Fe2++S+2H+ ③5 min前，O2氧化NO生成NO2，被水吸收，NO去除率上升；5 min后，O2氧化Fe2+生成不能与NO络合的Fe3+，使Fe2+浓度减小，NO去除率下降
(3)当电流强度大于4 A时，随着电流强度的增大，Cl-放电生成了更高价态的酸根(或OH-参加放电)，溶液中ClO-浓度减小，NO的去除率降低
解析 (1)①已知：①N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH1=180 kJ·mol-1，②CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283 kJ·mol-1，根据盖斯定律，目标反应=2×②-①，ΔH=2×(-283 kJ·mol-1)-(180 kJ·mol-1)=-746 kJ·mol-1。②标准状况下2.24 L CO的物质的量n(CO)==0.1 mol。CO作还原剂，CO中C元素化合价从+2价升高到+4价，0.1 mol CO失去电子的物质的量为0.2 mol。CeO2中Ce元素化合价从+4价降低到+3价，设生成Ce3+的物质的量为x mol，根据得失电子守恒得x=0.2 mol，Ce4+的物质的量为(1-0.2)mol=0.8 mol，所以n(Ce3+)∶n(Ce4+)=0.2∶0.8=1∶4。
