Question

【題目】2015年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．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO （g） 2CO2 （g）+N2 （g）在密閉容器中發(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1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△H0（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）△H=﹣867kJmol﹣1
2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJmol﹣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．圖2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

【答案】
（1）K= ；＜
（2）CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣810.1kJ/mol；2CO2+2H2O 2HCOOH+O2；a→b
【解析】解：（1）①2NO（g）+2CO（g） 2CO2 （g）+N2 （g）的平衡常數(shù)表達(dá)式為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，即：K= ，所以答案是：K= ；
②由圖示可知，溫度T1先到達(dá)平衡，故溫度T1＞T2 ， 溫度越高平衡時(shí)，二氧化碳的濃度越低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即：△H＜0，
所以答案是：＜；
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，催化劑的表面積S1＞S2 ， S2條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng)，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度與溫度T1到達(dá)平衡時(shí)相同，故c（CO2）在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線為 ，所以答案是： ；
（2.）①已知：ⅠCH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=﹣867kJ/mol
Ⅱ2NO2（g）N2O4（g）△H2=﹣56.9kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ﹣Ⅱ得：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），故△H=﹣867kJ/mol﹣（﹣56.9kJ/mol）=﹣810.1kJ/mol，
即：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣810.1kJ/mol，
所以答案是：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣810.1kJ/mol．
②體系中進(jìn)入的物質(zhì)為：CO2和H2O，則反應(yīng)物為：CO2和H2O，得到的物質(zhì)為：HCOOH和O2 ， 生成物為：HCOOH和O2 ， 利用氧化還原方程式的配平寫出化學(xué)方程式為：2CO2+2H2O 2HCOOH+O2；體系中氫離子從 a→b，則電流的方向?yàn)椋篵→a，電子的流向?yàn)椋篴→b，所以答案是：2CO2+2H2O 2HCOOH+O2；a→b．
【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征，掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）即可以解答此題．