Question

（12分）近年來霧霾天氣在秋冬季節(jié)經(jīng)常肆虐我國(guó)中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤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)

在某密閉容器中發(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)的平衡常數(shù)表達(dá)式為 。

②該反應(yīng)的ΔH 0（選填“＞”、“＜”）。

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，在右圖中畫出c(CO2)在T2、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線。

（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。

CH4(g)＋2NO2(g) = N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) =－867kJ·mol－1

2NO2(g) N2O4(g) =－56．9kJ·mol－1

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(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。右圖是通過光電轉(zhuǎn)化原理以廉價(jià)原料制備新產(chǎn)品的示意圖。

寫出上述光電轉(zhuǎn)化過程的化學(xué)反應(yīng)方程式 。催化劑a、b之間連接導(dǎo)線上電子流動(dòng)方向是 (填a→b或b→a) 。

Answer 1

（1）①（2分） ②＜（2分）

③ （2分）

【起點(diǎn)在原點(diǎn)O處（給1分），達(dá)到平衡的時(shí)間遲于“T2、S1”曲線的平衡點(diǎn)（給1分）】

（2）① CH4(g)＋N2O4(g) = N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=－810．1 kJ/mol（2分）

②2CO2＋2H2O2HCOOH+O2（2分） a→b （2分）

【解析】

試題分析：（1）①化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比。則反應(yīng)2NO(g)+2CO (g) 2CO2 (g) +N2 (g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為；② 根據(jù)圖像可知：在催化劑的表面積(S)相同時(shí)，反應(yīng)在溫度為T1時(shí)首先達(dá)到平衡。由于溫度越高，化學(xué)速率越快，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間越短，所以反應(yīng)溫度為T1>T2，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，由于升高溫度，C(CO2)的平衡濃度降低，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)的ΔH<0；（2）①第一個(gè)式子減去第二個(gè)式子，整理可得：CH4(g)＋N2O4(g) = N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH=－810．1 kJ/mol；②根據(jù)圖示可知反應(yīng)物是CO2、H2O，生成物是HCOOH和O2，則根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得上述光電轉(zhuǎn)化過程的化學(xué)反應(yīng)方程式是2CO2＋2H2O2HCOOH+O2；根據(jù)圖示可知：H2O中的O在催化劑a失去電子，CO2中的C在催化劑b上得到電子變?yōu)镠COOH。所以a、b之間連接導(dǎo)線上電子流動(dòng)方向是a→b。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)、化學(xué)方程式、熱化學(xué)方程式的書寫、溫度與反應(yīng)進(jìn)行的方向的關(guān)系、光電轉(zhuǎn)換的電子轉(zhuǎn)移的方向的知識(shí)。