Question

【題目】為治理環(huán)境，減少霧霾，應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準狀況下)

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

Ⅱ．利用I2O5消除CO污染的反應為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，測得CO2的體積分數(shù)(φ)隨時間(t)變化曲線如圖2所示。

（3）T1時，該反應的化學平衡常數(shù)的數(shù)值為 。

（4）下列說法不正確的是 (填字母)。

A．容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態(tài)

B．兩種溫度下，c點時體系中混合氣體的壓強相等

C．d點時，在原容器中充入一定量氦氣，CO的轉化率不變

D．b點和d點時化學平衡常數(shù)的大小關系：Kb<Kd

Ⅲ．以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4 為催化劑，可以將CO2和CH4通過反應CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g) ΔH<0直接轉化成乙酸。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，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250 ℃時，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

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

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

（4）A．密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中體積不變，但氣體的質量變化，所以容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態(tài)，A正確；B．兩種溫度下，c點時體系中溫度不同，所以混合氣體的壓強不相等，B錯誤；C．d點時，在原容器中充入一定量氦氣，濃度不變，平衡不移動，所以CO的轉化率不變，C正確；D．T2曲線首先平衡，說明溫度是T2大于 T1。溫度高CO2的含量降低，說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，則平衡常數(shù)減小，所以b點和d點時化學平衡常數(shù)的大小關系：Kb＞Kd，D錯誤，答案選BD。

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