Question

Ⅰ．2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予善于做“表面文章”的德國科學(xué)家格哈德?埃特爾一，以表彰他在表面化學(xué)研究領(lǐng)域作出的開拓性貢獻(xiàn)．他的成就之一是證實(shí)了氣體在固體催化劑表面進(jìn)行的反應(yīng)過程，開創(chuàng)了表面化學(xué)的方法論．
（1）某�；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，按下列流程探究不同催化劑對NH₃還原NO反應(yīng)的催化性能．

若控制其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，在催化反應(yīng)器中裝載不同的催化劑，將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同）．為比較不同催化劑的催化性能，需要測量并記錄的數(shù)據(jù)是

 

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（2）為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置．凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機(jī)理如下圖所示．

在汽車的排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”（用鉑、鈀合金作催化劑），它的作用是使CO、NO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒．
①寫出上述變化中的總化學(xué)反應(yīng)方程式：

 

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②用CH₄催化還原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂
若1molCH₄還原NO₂至N₂，整個(gè)過程中放出的熱量為867kJ，則△H₂=

 

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（3）①有人認(rèn)為：該研究可以使氨的合成反應(yīng)，在鐵催化劑表面進(jìn)行時(shí)的效率大大提高，從而使原料的轉(zhuǎn)化率大大提高．請你應(yīng)用化學(xué)基本理論對此觀點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)：

 

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②氫氣與氮?dú)庠诠腆w催化劑表面合成氨氣的反應(yīng)過程可表示如下圖所示，正確的順序?yàn)?!--BA-->

 

A．①②③④⑤B．②①③④⑤C．④⑤③②①D．⑤④③②①
Ⅱ．A、B、C、D、E五種物質(zhì)含有同一元素X，在一定條件下它們有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系，若A、B、C、D為氣體且其中有一種為有色氣體，E為液體，回答下列問題．

（1）B中只含兩種元素，且兩種元素的序數(shù)相差6，當(dāng)B和E在空氣中相遇時(shí)能形成大量的白煙，則D的分子式為

 

（2）當(dāng)小心加熱B與E化合時(shí)生成的物質(zhì)F時(shí)，可得到一種與CO₂具有相同原子數(shù)目和電子數(shù)目的氣體G和另一種無色無味的液體H，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式

 

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Answer 1

分析：Ⅰ、（1）、催化劑不同催化效果不同，可將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同），測量并記錄的溶液顯色的時(shí)間；
（2）、①、CO、NO和氧氣反應(yīng)生成了CO₂和N₂，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂
②、寫出CH₄還原NO₂至N₂的熱化學(xué)方程式，然后結(jié)合CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1反應(yīng)，求算出△H₂；
（3）、①、催化劑只能加快反應(yīng)速度，不能改變化學(xué)平衡；
②、在催化劑表面合成氨反應(yīng)過程的順序?yàn)榈獨(dú)夥肿雍蜌錃夥肿酉虼呋瘎┍砻婵拷�，吸附在催化劑的表面，在催化劑的作用下分解成氫原子和氮原子，重新結(jié)合成氨分子，再離開催化劑表面；
Ⅱ、（1）、B和E在空氣中相遇時(shí)能形成大量的白煙，氣體氨氣的性質(zhì)，故B是氨氣，從而推出C是一氧化氮、D是二氧化氮、E是硝酸；
（2）、B與E化合時(shí)生成NH₄NO₃，根據(jù)信息寫出反應(yīng)：NH₄NO₃

△   .

N₂O+2H₂O．

解答：I（1）溶液顯色的時(shí)間不同，說明催化劑的催化效果不同；
故答案為：溶液顯色所需要的時(shí)間；溶液顯色所需要的時(shí)間．
（2）①根據(jù)圖示，CO、NO和氧氣反應(yīng)生成了CO₂和N₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂；
故答案為：2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂；
②1molCH₄還原NO₂至N₂，熱化學(xué)方程式是：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₃=-867kJ?mol^-1；結(jié)合熱化學(xué)方程式CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1，可以得出：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂=-1160 kJ?mol^-1；
故答案為：-1160 kJ?mol^-1；
（3）①該研究只能提高化學(xué)反應(yīng)速率，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)
圖①表示出新分子與催化劑分離，應(yīng)為變化過程的最后環(huán)節(jié)；
圖②中形成了氨氣分子，應(yīng)為原子重新組合成新分子的過程；
圖③所示為附在催化劑表面的原子，此圖應(yīng)該是變化中分解成原子的一個(gè)過程；
圖④中分子仍然為原反應(yīng)物的分子，和圖⑤相比較，可判斷是反應(yīng)物與催化劑相結(jié)合的一個(gè)過程；
圖⑤中的分子仍為氮?dú)夥肿雍蜌錃夥肿�，且反�?yīng)物分子還沒接觸到催化劑，此圖應(yīng)表示反應(yīng)最初的過程；
正確的順序?yàn)椋孩茛堍邰冖伲?br />故選D；
II、（1）B中只含兩種元素，且兩種元素的序數(shù)相差6，當(dāng)B和E在空氣中相遇時(shí)能形成大量的白煙，可知道B是氨氣，E為硝酸、C是一氧化氮、D是二氧化氮；
故答案為：NO₂；
（2）B是氨氣，E是硝酸，反應(yīng)生成F硝酸銨，硝酸銨加熱分解生成了與CO₂具有相同原子數(shù)目和電子數(shù)目的氣體G和另一種無色無味的液體，無色液體是水，G為N₂O，反應(yīng)方程式是：HNH₄NO3

△   .

N₂O+2H₂O；
故答案為：HNH₄NO3

△   .

N₂O+2H₂O．

點(diǎn)評：本題考查了如何正確書寫化學(xué)方程式方面的內(nèi)容，正確解讀題目給出的信息是解決信息性題目的關(guān)鍵，要善于從信息中捕捉最有效的信息用來處理問題．