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(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為______________。

②在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)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(yīng)的△H_______0(填“>”或“<”)，在T1溫度下，02 s內(nèi)N2的平均反應(yīng)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(yīng)過程中物質(zhì)濃度變化如上圖2所示。第12min時改變的反應(yīng)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(shù)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(jìn)”、“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(yán)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(xué)方程式為______________。

(2)將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)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(yīng)式為________________。

Answer 1

【答案】 K= < 0.05 mol·L-1·s-1 D 促進(jìn) 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(dá)式、化學(xué)反應(yīng)速率的計算、化學(xué)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(xué)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(yīng)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(yīng)先達(dá)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(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0。0~2s內(nèi)，反應(yīng)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(yīng)為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡逆向移動，所以A錯誤；加入NO會導(dǎo)致第12 s時NO濃度增大，所以B錯誤；催化劑不影響化學(xué)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(jìn)水的電離，正確答案：促進(jìn)。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(yīng)Ⅰ減去反應(yīng)Ⅱ得CH4(g)+ N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ，反應(yīng)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(fù)極，反應(yīng)原理為2H2O-4e-=4H++O2↑，H+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)發(fā)生反應(yīng)，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(yīng)原理為CO2+2e-+2H+=HCOOH。正確答案：正、 CO2+2e-+2H+=HCOOH。