Question

（11分）2013年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。

（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)+2CO (g) 2CO2 (g) +N2 (g) 在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線，如圖所示。

據(jù)此判斷：

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為 。

②該反應(yīng)的ΔH 0（選填“＞”、“＜”）。

③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1＞S2，在右

圖中畫出c(CO2)在T2、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線。

（2）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)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

CH4(g)＋2NO2(g) = N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) =－867kJ·mol－1

2NO2(g) N2O4(g) =－56.9kJ·mol－1

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式 。

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。下圖是通過光電轉(zhuǎn)化原理以廉價原料制備新產(chǎn)品的示意圖。

寫出上述光電轉(zhuǎn)化過程的化學(xué)反應(yīng)方程式 。催化劑a、b之間連接導(dǎo)線上電子流動方向是 (填a→b或b→a)。

Answer 1

（1）① ②＜

③

（2）①CH4(g)＋N2O4(g) = N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) =－810.1 kJ·mol－1

②2CO2＋2H2O 光照 2HCOOH+O2 a→b

【解析】

試題解析：（1）①化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，故答案為：；②圖象中T1先達平衡，即T1＞T2，由于T1中c（CO2）較小，即溫度升高，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，為放熱反應(yīng)，故答案為：＜；③催化劑的表面積S1＞S2，S2反應(yīng)速率比S1小，即達到平衡所需時間長，由于催化劑不影響化學(xué)平衡的移動，達平衡狀態(tài)時，與T2、S1條件下相同，故答案為：

；

（2）①第一個反應(yīng)減第二個反應(yīng)就可得：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-810.1 kJ

?mol-1；②體系中進入的物質(zhì)為：CO2和H2O，則反應(yīng)物為：CO2和H2O，得到的物質(zhì)為：HCOOH和O2，生成物為：HCOOH和O2，利用氧化還原方程式的配平寫出化學(xué)方程式為：2CO2＋2H2O光照2HCOOH+O2 ；體系中氫離子從 a→b，則電流的方向為：b→a，電子的流向為：a→b。

考點：化學(xué)平衡；熱化學(xué)方程式；電化學(xué)