Question

2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区．其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）
在密闭容器中发生该反应时，c（CO₂）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示．据此判断：

①该反应的平衡常数表达式为

 

．
②该反应的△H

 

0（选填“＞”、“＜”）．
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在图中画出c（CO₂）在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线．
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ?mol^-1
写出CH₄催化还原N₂O₄（g）生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（g）的热化学方程式

 

．
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的．下图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图．写出上述光电转化过程的化学反应方程式

 

．催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是

 

（填a→b或b→a）．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,常见的能量转化形式,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值；
②先比较T₁和T₂，结合图象中c（CO₂）的大小获得热效应；
③催化剂的表面积S₁＞S₂，S₂反应速率比S₁小，催化剂不影响化学平衡的移动；
（2）①利用盖斯定律写出化学方程式；
②根据体系中进入的物质和得到的物质获得反应物和生成物，利用氧化还原方程式的配平写出化学方程式；根据溶液中阳离子的移动判断电子的流向．

解答： 解：（1）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值，故答案为：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

；
②图象中T₁先达平衡，即T₁＞T₂，由于T₁中c（CO₂）较小，即温度升高，化学平衡向逆反应方向移动，为放热反应，故答案为：＜；
③催化剂的表面积S₁＞S₂，S₂反应速率比S₁小，即达到平衡所需时间长，由于催化剂不影响化学平衡的移动，达平衡状态时，与T₂、S₁条件下相同，故答案为：
；
（2）①利用第一个反应减去第二个反应就可以得到热化学方程式为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1 kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1 kJ?mol^-1；
②体系中进入的物质为：CO₂和H₂O，则反应物为：CO₂和H₂O，得到的物质为：HCOOH和O₂，生成物为：HCOOH和O₂，利用氧化还原方程式的配平写出化学方程式为：2CO₂+2H₂O

光照  .

2HCOOH+O₂；体系中氢离子从 a→b，则电流的方向为：b→a，电子的流向为：a→b，故答案为：

光照  .

2HCOOH+O₂；a→b．

点评：本题考查化学平衡图象、化学反应速率、影响化学平衡的因素、热化学方程式书写、原电池、电离平衡常数与水解平衡常数等，题目综合性较大，难度中等，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．