Question

【题目】最近几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） 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1图所示．据此判断：

①该反应的△H0（选填“＞”、“＜”）．
②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 ．
③研究表明在紫外线照射下，由于TiO2的催化作用，空气中的某些物质会产生OH自由基，如图2所示，OH与NO2反应为NO2+OH=HNO3 ， 写出NO与OH反应的化学方程式
（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NOx可以消除氮氧化物的污染．
例如：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol
2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJ/mol
H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJ/mol
写出CH4（g）催化还原N2O4（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式： ．
②将煤燃烧产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的．NH3与CO2在120℃，催化剂作用下反应生成尿素：CO2（g）+2NH3（g）（NH2）2CO（s）+H2O（g）．现将物质的量为1：1的NH3与CO2混合在密闭固体容器中反应，平衡后，NH3的体积分数为20%，则NH3的平衡转化率为 ．
③25℃时，将amolL﹣1的氨水与b molL﹣1盐酸等体积混合，反应后溶液恰好显中性，用a、b表示NH3H2O的电离平衡常数为 ．

Answer 1

【答案】
（1）＜；；NO+3OH═HNO3+H2O
（2）CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；75%；
【解析】解：（1）①由图可知，温度T1先到达平衡，故温度T1＞T2 ， 温度越高平衡时，二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，所以答案是：＜；②若催化剂的表面积S1＞S2 ， 由增大其表面积可提高化学反应速率，故T2、S2条件下到达平衡时间比T2、S1的时间更长，但不影响化学平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度不变，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为： ；
所以答案是： ；③由图象可知NO、NO2均被OH氧化为HNO3，由原子守恒，NO+3OH═HNO3+H2O；所以答案是：NO+3OH═HNO3+H2O；（2）①已知：①CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol
②2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJ/mol
根据盖斯定律：①﹣②+③×2可得：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；
所以答案是：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；②NH3与CO2物质的量为1：1，设起始量均为1 mol，NH3的平衡转化率为x，根据三段式：

	CO2（g）+	2NH3（g）		（NH2）2CO（s）+	H2O（g）
起始量（mol）：	1	1		0	0
转化量（mol）：	0.5x	x		0.5x	0.5x
平衡量（mol）：	1﹣0.5x	1﹣x		0.5x	0.5x

NH3的体积分数为20%，则有 =20%，解得x=75%；
所以答案是：75%；③根据电荷守恒有c（NH4+）+c（H+）=c（Cl﹣）+c（OH﹣），由于溶液呈中性，则c（H+）=c（OH﹣）10﹣7mol/L，故c（NH4+）=c（Cl﹣）= ×bmolL﹣1=0.5bmolL﹣1 ， 故混合后溶液中c（NH3 ． H2O）= ×amolL﹣1﹣0.5bmolL﹣1=（0.5a﹣0.5b）mol/L，NH3H2O的电离常数Kb= = = ；
所以答案是： ．
【考点精析】掌握反应热和焓变和化学平衡的计算是解答本题的根本，需要知道在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．