Question

2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)。△H＜0
①该反应平衡常数表达式                        
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是               （填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　△H＝－867 kJ/mol
2NO₂(g)N₂O₄(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                             。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）.
①甲烷燃料电池的负极反应式：                                          。
②电解后溶液的pH=        (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是       L

Answer 1

（1）①略（2分） ② bd （2分）
（2）CH₄(g)+N₂O₄(g) ==N₂(g) +2H₂O(g) + CO₂(g) △H=" —898.1kJ/mol" （3分）
（3）①CH₄ —8e^— + 2H₂O =CO₂ + 8H⁺  （2分）
②14 （2分）       ③ 1.68L（3分）

解析试题分析：
（1）①根据平衡常数公式：
②体系为绝热、恒容，说明与外界没有能量的交换。随着反应的进行，体系的热量会升高。
b、随反应进行温度升高，平衡向左移动，K值降低。
d、当NO的质量分数不变时，说明达到平衡。
（2）根据盖斯定律：CH₄(g)+N₂O₄(g) ==N₂(g) +2H₂O(g) + CO₂(g) △H= —898.1kJ/mol
（3）①CH₄在负极是失电子变为CO₂。 所以，CH₄ —8e^— + 2H₂O =CO₂ + 8H⁺
②第一阶段先电解HCl，后电解水。先是0.1molCl-放电，生成Cl₂,而生成的H₂有0.1mol,即有0.2mol的H⁺产生，则有后0.1mol的H⁺放电时是由水电离出氢氧根，刚好有0.1molOH^-生成，即氢阳根浓度为1mol/L，故PH为14。
③阳极反应：Cl^- - 2e^- = Cl₂
                  4OH^- - 4e^- = 2H₂O +O₂
总共转移0.2mol电子，生成0.05molCl₂和0.025molO₂，总体积为1.68L。
考点：本题考查了化学平衡常数书写，热化学反应方程式书写，电极反应方程式书写，电极反应计算等知识，整体难度不大。