Question

【题目】目前“低碳减排”备受关注，的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。

(1)汽车尾气净化的主要原理为。在密闭容器中发生该反应时，随温度、催化剂表面积和时间的变化曲线如图1示。据此判断：

①该反应的______填“”或“”。

②在温度下，内的平均反应速率______。

③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可增大化学反应速率。若催化剂的表面积，在答题卡相应图中画出在、条件下达到平衡过程中的变化曲线_____。

④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图如图2正确且能说明反应在进行到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。

①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用催化还原可以消除氮氧化物的污染。

例如：

写出催化还原生成、和的热化学方程式：______。

②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图3通过人工光合作用，以和为原料制备HCOOH和的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应为______

③常温下的HCOONa溶液pH为10，则HCOOH的电离常数______填写最终计算结果。

Answer 1

【答案】< 0.025 bd

【解析】

（1）①根据“先拐先平”可知T1>T2，再根据温度越高CO2的浓度越低可知，温度升高平衡向逆反应方向移动，则该反应的逆反应吸热，正反应放热，ΔH<0；

②直接根据化学反应速率公式计算，但先要根据化学计量数算出2s时N2的物质的量浓度为0.05mol/L；

③催化剂表面积变小则反应速率减小，但不影响平衡，因此，变化曲线会比原曲线平缓，到达平衡的时间增大，但是平衡时的浓度相同；

④a只是显示了正反应的速率，只有正、逆反应速率相等才说明达到了平衡状态；b中平衡常数会随温度变化而变化，当平衡常数不再发生改变，则说明反应达到平衡状态，正确；c中两者的物质的量虽然相等了，但还处于变化当中，只有物质的量不再改变才能说明达到了平衡状态；d正确，某物质的质量分数不再发生改变，反应就达到平衡状态；

（2）①根据盖斯定律，用上一个反应减下一个反应即可，焓变同减；

②该装置没有外接电源，属于原电池装置。则质子会向正极移动，因此催化剂b极为正极，发生得电子反应；制备的总反应式为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，则得电子的物质为CO2，因此，正极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH；

③根据常温下的HCOONa溶液pH为10计算甲酸根离子水解常数，然后根据水解常数和电离常数之间关系计算。

（1）①由图1可知，温度先到达平衡，故温度，温度越高，平衡时二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，故答案为：；

②由图可知，温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为，故，根据化学反应的反应速率之比等于化学计量数之比，故，故答案为：；

③接触面积越大反应速率越快，达到平衡的时间越短，催化剂的表面积，条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度到达平衡时相同，故在、条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，故答案为：；

④a．到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，时刻v正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故a错误；

b．该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达到最大，平衡常数不变，图象与实际符合，故b正确；

c．t1时刻后、NO的物质的量发生变化，所以时刻未到达平衡状态，故c错误；

d．t1时刻NO的质量分数不变，处于平衡状态，故d正确；

故答案为：bd；

（2）①CH4还原生成、和的方程式为，所以将已知两方程式相减有；反应的热化学方程式为，故答案为：；

②酸性条件下，，即得电子发生还原反应，根据守恒规律写出电极反应式为，故答案为：；

③的HCOONa溶液pH为10，则的水解生成，水解，再根据，故答案为：。