Question

【題目】2016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。

I．汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

（1）下列說法正確的是_______________。

A．裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中一定不再含有NO或CO

B．提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑

C．升高溫度可使該反應(yīng)的正反應(yīng)速率增大、逆反應(yīng)速率減小

D．單位時(shí)間內(nèi)消耗NO和CO2的物質(zhì)的量相等時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡

（2）已知增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑的比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在線面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中，請?jiān)谙卤碇械臋M線上填出合理數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號	t（℃）	NO初始濃度（10-3mol·L－1）	CO初始濃度（10-3mol·L－1）	催化劑的比表面積（m2·g）
①	280	1.20	5.80	82
②	______	1.20	______	124
③	350	______	______	82

實(shí)驗(yàn)①中，NO的物質(zhì)的量濃度（c）隨時(shí)間（t）的變化如下圖所示。請?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中畫出實(shí)驗(yàn)②、③中NO的物質(zhì)的量濃度（c）隨時(shí)間（t）的變化的曲線______，并標(biāo)明各曲線的實(shí)驗(yàn)編號。

在280℃下，0～2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2) = ________________________。

II．直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。

（3）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原氮氧化物（NOx）可以轉(zhuǎn)化成無毒害的空氣組分，從而消除氮氧化物的污染。請寫出CH4催化還原NO2的化學(xué)方程式：_______________________________________________________。

（4）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。右上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a表面發(fā)生_______反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），總反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。

Answer 1

【答案】 BD 280 5.80 1.20 5.80 0.0002 mol·(L·s) －1 CH4 ＋2NO2 == N2＋CO2＋2H2O 氧化 2CO2 ＋2H2O==2HCOOH＋O2

【解析】I．（1）A、該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能完全轉(zhuǎn)化，排出的氣體中一定含有NO或CO，選項(xiàng)A錯誤；B、研制高效催化劑可提高反應(yīng)速率，解決反應(yīng)極慢的問題，有利于尾氣的轉(zhuǎn)化，選項(xiàng)B正確；C、升高溫度可使該反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率都增大，選項(xiàng)C錯誤；D、單位時(shí)間內(nèi)消耗NO和CO2的物質(zhì)的量相等時(shí)，證明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)D正確。答案選BD；（2）因①、②比表面積不同，則應(yīng)控制溫度相同，所有濃度應(yīng)控制相同來驗(yàn)證催化劑比表面積對速率的影響；①、③比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應(yīng)控制相同來驗(yàn)證反應(yīng)溫度對速率的影響；故答案為：280，5.80； 1.20，5.80；因①、②溫度相同，催化劑對平衡移動無影響，則平衡不移動，但②的速率大，則②先達(dá)到化學(xué)平衡，①、②達(dá)平衡時(shí)NO的濃度相同；而③的溫度高，則反應(yīng)速率最大且平衡向逆方向移動，即達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)c（NO）增大，故答案為：；在280℃下，0～2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2) = v(NO)= =2.0×10-4mol/(Ls)；

II．（3）CH4催化還原NO2生成氮?dú)�、二氧化碳和水，其反�?yīng)的化學(xué)方程式為：CH4 ＋2NO2= N2＋CO2＋2H2O；（4）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。右上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a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO2 ＋2H2O==2HCOOH＋O2。