Question

16．對固體表面的化學(xué)過程的研究，有助于理解各種不同的過程．
（1）根據(jù)反應(yīng)：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0，（△H-T△S＜0）因此汽車尾氣中的CO和NO會自發(fā)地生成無毒N₂和CO₂，但實(shí)際上有毒氣體仍大量逸散到空氣中，原因是：CO和NO的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，且反應(yīng)速率太慢．
（2）用CH₄催化還原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．
CH₄（g）+4NO（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂O（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△T₂
若1molCH₄催化還原NO₂至N₂，整個(gè)過程中放出的熱量為867kJ，則△H₂=-1160KJ/mol．
（3）合成氨鐵觸媒主要成分是xFeO•yFe₂O₃，當(dāng)+2價(jià)與+3價(jià)鐵的物質(zhì)的量之比為1：2時(shí)催化活性最高，以Fe₂O₃為原料制備上述催化劑，發(fā)生反應(yīng)：2Fe₂O₃+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4FeO+CO₂．為制得這種活性最高的催化劑，向48gFe₂O₃粉末中加入恰好反應(yīng)的炭粉的質(zhì)量為0.6g．
（4）探究不同催化劑對NH₃還原NO反應(yīng)的催化性能．
控制實(shí)驗(yàn)條件相同，催化反應(yīng)器中裝載不同的催化劑，將催化反應(yīng)后的混合氣體通過試管溶液（溶液體積、濃度均相同）．為比較不同催化劑的催化性能，需要測量并記錄的數(shù)據(jù)是溶液顯色所需要的時(shí)間；尾氣處理方法是：將尾氣與足量的空氣混合通入水中．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)方程式可知，NO和CO的反應(yīng)為可逆反應(yīng)；
（2）利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算，將所給的條件反應(yīng)通過形式和計(jì)量數(shù)的變化得到目標(biāo)反應(yīng)，反應(yīng)熱做相應(yīng)的變化即可；
（3）催化活性最高的催化劑，由（2）可知催化劑中Fe²⁺與Fe³⁺物質(zhì)的量之比為1：2，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算Fe₂O₃的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算催化劑中FeO的物質(zhì)的量，結(jié)合方程式計(jì)算需要碳粉的質(zhì)量；
（4）催化劑不同催化效果不同，可將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同），測量并記錄的溶液顯色的時(shí)間；
尾氣中含氨氣和NO，氨氣極易溶于水，NO和氧氣混合后溶于水生成硝酸，據(jù)此分析．

解答 解：（1）根據(jù)化學(xué)方程式可知，NO和CO的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，且反應(yīng)速率太慢，故導(dǎo)致有毒氣體仍大量逸散到空氣中，故答案為：CO和NO的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，且反應(yīng)速率太慢；
（2）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1①
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂②
將方程式①+②得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=△H₁+△H₂，
根據(jù)方程式知，1mol CH₄還原NO₂至N₂整個(gè)過程中放出的熱量為867KJ，所以△H₂=-867KJ/mol×2-（-574KJ/mol）=-1160KJ/mol
故答案為：-1160KJ/mol；
（3）催化活性最高的催化劑，由（2）可知催化劑中Fe²⁺與Fe³⁺物質(zhì)的量之比為1：2，F(xiàn)e₂O₃的物質(zhì)的量為$\frac{48g}{160g/mol}$=0.3mol，故催化劑中FeO的物質(zhì)的量0.3mol×2×$\frac{1}{3}$=0.2mol，由方程式可知需要碳粉質(zhì)量為0.2mol×$\frac{1}{4}$×12g/mol=0.6g，故答案為：0.6；
（4）溶液顯色的時(shí)間不同，說明催化劑的催化效果不同；尾氣中含氨氣和NO，由于氨氣極易溶于水，NO和氧氣混合后溶于水生成硝酸，故可以將尾氣與足量的空氣混合通入水中．故答案為：溶液顯色所需要的時(shí)間；將尾氣與足量的空氣混合通入水中．

點(diǎn)評 本題考查了反應(yīng)熱、氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算，涉及尾氣處理，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難度不大．