Question

2013年初,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(shí),c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線,如圖所示。

 

據(jù)此判斷:

①該反應(yīng)的ΔH　　0(填“>”或“<”)。 

②在T2溫度下,0～2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=　　　　。 

③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí),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,在上圖中畫出c(CO2)在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線。

④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是　　　　(填代號)。 

 

 

(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)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。

例如:

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-867 kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g) ΔH2=-56.9 kJ/mol

寫出CH4(g)催化還原N2O4(g)生成N2(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(dá)到低碳排放的目的。如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。催化劑b表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為　 。 

 

 

Answer 1

(1)①<　②0.025 mol/(L·s)

③

 

④bd

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

②CO2+2H++2e-HCOOH

【解析】(1)③溫度越高反應(yīng)速率越大,催化劑接觸面積越大反應(yīng)速率越大,反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間越短。

 

④a.反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各物質(zhì)的反應(yīng)速率不再變化,故錯(cuò)誤。b.該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,相當(dāng)于升高溫度,當(dāng)溫度不變時(shí),化學(xué)平衡常數(shù)不變,故正確。c.二氧化碳和一氧化氮的物質(zhì)的量相等時(shí),該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài),故錯(cuò)誤。d.反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化,故正確。

(2)①將第一個(gè)方程式減第二個(gè)方程式得:

CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-810.1 kJ/mol。

②催化劑b表面上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成甲酸,所以發(fā)生的電極反應(yīng)式為:

CO2+2H++2e-HCOOH。