Question

【題目】近年來霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)，其中汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。有效控制空氣中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物顯得尤為重要。

(1)在汽車排氣管內(nèi)安裝催化轉(zhuǎn)化器，可將汽車尾氣中主要污染物轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)。主要原理為：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。

①該反應的平衡常數(shù)表達式為______________。

②在密閉容器中發(fā)生該反應時，c(CO2)隨溫度(T)和時間(t)的變化曲線如下圖1所示。據(jù)此判斷該反應的△H_______0(填“>”或“<”)，在T1溫度下，02 s內(nèi)N2的平均反應速率v(N2) =________。

③將0.2mol NO和0.1mol CO充入一個容積為1L的密閉容器中，反應過程中物質(zhì)濃度變化如上圖2所示。第12min時改變的反應條件可能為______________。

A.升高溫度 B.加入NO C.加催化劑 D.降低溫度

(2)工業(yè)上常采用“低溫臭氧氧化脫硫脫硝”技術來同時吸收氮的氧化物(NOx)）和SO2氣體，在此過程中還獲得了(NH4)2SO4的稀溶液。

①在(NH4)2SO4溶液中，水的電離程度受到了_______(填“促進”、“抑制”或“沒有影響)”

②若往(NH4)2SO4溶液中加入少量稀鹽酸，則值將_________(填“變大”、“變小”或“不變”)。

(3)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。

①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0 kJ·mol-1

2NO2(g) N2O4(g) △H = - 56.9 kJ·mol-1

則CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(g)的熱化學方程式為______________。

(2)將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的。下圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。電極b作______極，表面發(fā)生的電極反應式為________________。

Answer 1

【答案】 K= < 0.05 mol·L-1·s-1 D 促進 變大 CH4(g)+N2O4 (g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810.1 kJ·mol-1 正 CO2+2e-+2H+=HCOOH

【解析】試題分析：本題以氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物的處理為載體，重點考查平衡常數(shù)的表達式、化學反應速率的計算、化學平衡的移動、鹽類的水解、蓋斯定律、原電池原理等知識，考查考生對原電池原理的綜合分析能力和對化學平衡圖像的分析能力。

解析：（1）①平衡常數(shù)是一定條件下，產(chǎn)物濃度的系數(shù)次方除以反應物濃度系數(shù)次方。正確答案：K= 。②從圖像可以看出，T1溫度反應先達到平衡狀態(tài)，所以溫度T1>T2，以T2為參照，溫度更高（T1）時CO2的濃度較低，即升高溫度，平衡逆向移動，所以正反應為放熱反應，△H<0。0~2s內(nèi)，反應生成的CO2濃度為0.2mol/L，所以v(N2)=v(CO2)/2=0.2mol/L÷2s÷2=0.05mol/（L·s）。正確答案：<、0.05mol/（L·s）。③第12s時，從圖中可以讀出瞬時各物質(zhì)濃度都沒有變化，隨后NO、CO濃度減小，N2濃度增大，說明平衡正向移動。前面已經(jīng)推出該反應為放熱反應，所以升高溫度平衡逆向移動，所以A錯誤；加入NO會導致第12 s時NO濃度增大，所以B錯誤；催化劑不影響化學平衡，所以C錯誤；降低溫度時，12s瞬時各物質(zhì)濃度不變，平衡正向移動，這些都符合圖像變化趨勢，D正確。正確答案：D 。（2）①(NH4)2SO4溶液中NH4+水解能夠促進水的電離，正確答案：促進。②加入的HCl會抑制NH4+水解，使得溶液中NH4+濃度增大，所以 值增大。正確答案：變大。（3）①將反應Ⅰ減去反應Ⅱ得CH4(g)+ N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ，反應的焓變 △H=-867.0 kJ·mol-1-（- 56.9） kJ·mol-1=-810.1 kJ·mol-1。正確答案：CH4(g)+ N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810.1 kJ·mol-1。②從圖示可以看出，原圖左側(cè)H2O轉(zhuǎn)變成O2，O元素被氧化，電極a為負極，反應原理為2H2O-4e-=4H++O2↑，H+通過質(zhì)子交換膜進入右側(cè)發(fā)生反應，右側(cè)通入的CO2轉(zhuǎn)變成HCOOH，C元素被還原，電極b為正極，反應原理為CO2+2e-+2H+=HCOOH。正確答案：正、 CO2+2e-+2H+=HCOOH。