Question

6．近年來，霧霾天氣多次肆虐我國(guó)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）$\stackrel{催化劑}{?}$ 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在T₁溫度下，0-2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=0.05mol/（L•s）
②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，若增大催化劑的表面積，則CO轉(zhuǎn)化率不變 （填“增大”“減少”或“不變”）．
③若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，如圖2的示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t、時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是b、d （填字母）

（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NO_x可以消除氮氧化物的污染．
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867.0kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=一56.9kJ/mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄ （g）生成N₂和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1kJ/mol．
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3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．
b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH．

Answer 1

分析 1、v=$\frac{△c}{△t}$，對(duì)于一個(gè)反應(yīng)而言，用不同的物質(zhì)表示的反應(yīng)速率不同，反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比．
2、催化劑可以提高反應(yīng)速率，對(duì)轉(zhuǎn)化率沒有影響．
3、可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的判定，對(duì)于有體積變化的氣體系統(tǒng)，壓強(qiáng)不變、密度不變、反應(yīng)速率不變是常用的依據(jù)；平衡的移動(dòng)，遵循勒夏特列原理，平衡向減弱因素的方向移動(dòng)．
4、蓋斯定律，可以通過多個(gè)反應(yīng)的加和，求得總反應(yīng)的反應(yīng)熱．
5、在電解池中，失電子的是負(fù)極，得電子的是正極．

解答 （1）①在T₁溫度下，0-2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=$\frac{1}{2}$$\frac{△c（CO2）}{△t}$=$\frac{1}{2}$×$\frac{0.2mol•L-1}{2s}$=0.05mol/（L•s）
故答案為：0.05；
②催化劑可以提高反應(yīng)速率，對(duì)轉(zhuǎn)化率沒有影響．
故答案為：不變；
③a．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率不再變化，故錯(cuò)誤．b．由圖1分析可知，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，相當(dāng)于升高溫度，平衡向左移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，當(dāng)溫度不變時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)不變，故正確．c．二氧化碳和一氧化氮的物質(zhì)的量相等時(shí)，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤．d．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化，故正確．
故答案為：b、d；
（2）①已知：Ⅰ、CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867.0kJ/mol
Ⅱ、2NO₂（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，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1kJ/mol；
②由圖可知左室投入水，生成氧氣與氫離子，催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，右室通入二氧化碳，酸性條件下生成HCOOH，
電極反應(yīng)式為：CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH，
故答案為：CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合了反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、蓋斯定律、電解池等相關(guān)知識(shí)，綜合性非常的強(qiáng)，而且還考察了學(xué)生們的讀圖能力，難度較大．