Question

【題目】為治理環(huán)境，減少霧霾，應(yīng)采取措施減少二氧化硫、氮氧化物(NOx)和CO2的排放量。

Ⅰ．處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ· mol-1

②CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-586.7 kJ· mol-1

（1）若用4.48 L CH4還原NO生成N2，則放出的熱量為 kJ(保留兩位小數(shù))。(氣體體積已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下)

（2）用電化學(xué)處理含NO3—的廢水，電解的原理如圖1所示，則電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為 ；

Ⅱ．利用I2O5消除CO污染的反應(yīng)為5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)。不同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2 L恒容密閉容器中通入4 mol CO，測(cè)得CO2的體積分?jǐn)?shù)(φ)隨時(shí)間(t)變化曲線如圖2所示。

（3）T1時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值為 。

（4）下列說(shuō)法不正確的是 (填字母)。

A．容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

B．兩種溫度下，c點(diǎn)時(shí)體系中混合氣體的壓強(qiáng)相等

C．d點(diǎn)時(shí)，在原容器中充入一定量氦氣，CO的轉(zhuǎn)化率不變

D．b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的大小關(guān)系：Kb<Kd

Ⅲ．以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4 為催化劑，可以將CO2和CH4通過(guò)反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g) ΔH<0直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖3所示。

（5）250～300 ℃時(shí)，乙酸的生成速率減小的主要原因是 。

Answer 1

【答案】

（1）119.88

（2）2NO3—+12H++10e-＝N2↑+6H2O

（3）1024

（4）BD

（5）溫度超過(guò)250 ℃時(shí)，催化劑的催化效率降低

【解析】

試題分析：（1）已知①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ· mol-1[來(lái)

②CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-586.7 kJ· mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知②×2—①即可得到CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2＝—599.4kJ/mol。4.48LCH4的物質(zhì)的量是0.2mol，所以還原NO生成N2放出的熱量為599.4kJ/mol×0.2mol＝119.88kJ。

（2）電解時(shí)陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則根據(jù)示意圖可知硝酸根得到電子轉(zhuǎn)化為氮?dú)?/span>，電極反應(yīng)式為2NO3—+12H++10e-＝N2↑+6H2O。

（3）根據(jù)圖像可知T1時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)是0.8，則CO2是0.8×5mol＝4mol，CO是1mol，所以根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值可知該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值為。

（4）A．密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過(guò)程中體積不變，但氣體的質(zhì)量變化，所以容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；B．兩種溫度下，c點(diǎn)時(shí)體系中溫度不同，所以混合氣體的壓強(qiáng)不相等，B錯(cuò)誤；C．d點(diǎn)時(shí)，在原容器中充入一定量氦氣，濃度不變，平衡不移動(dòng)，所以CO的轉(zhuǎn)化率不變，C正確；D．T2曲線首先平衡，說(shuō)明溫度是T2大于 T1。溫度高CO2的含量降低，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則平衡常數(shù)減小，所以b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的大小關(guān)系：Kb＞Kd，D錯(cuò)誤，答案選BD。

（5）根據(jù)圖像可知250—300℃時(shí)，乙酸的生成速率減小的主要原因是250℃～300℃時(shí)，催化劑的催化效率降低。