Question

(2014届湖南省益阳市高三下学期模拟考试理综化学试卷）
为了防止或减少机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气的污染，人们采取了很多措施。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g) △H＜0，
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）。
（下图中υ_正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）

（2）机动车尾气和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     ①
2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝－56.9 kJ/mol      ②
H₂O(g) ＝ H₂O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol       ③
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                 。
（3）用NH₃催化还原NO_X也可以消除氮氧化物的污染。如图，采用NH₃作还原剂，烟气以一定的流速通过催化剂，通过测量逸出气体中氮氧化物含量，从而可确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g) +NO₂(g)+2NH₃(g)2N₂(g) + 3H₂O(g)。

①该反应的△H     0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(p_B)代替物质的量浓度(c_B)也可以表示平衡常数（记作K_P），
则上述反应的K_P＝                       。
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见图，石墨I为电池的       极。  该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为            。

（5）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO和NO₂）可用尿素〔CO(NH₂)₂〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO₂体积比为1︰1）的质量为          g。

Answer 1

（1）B D      （各1分，共2分，选错不得分）
（2）CH₄(g)＋N₂O₄(g)=N₂(g)＋2H₂O(l)＋CO₂(g)  △H=" —898.1kJ/mol" （2分）
（3）①<（2分）  ②P(N₂)²P(H₂O)³/P(NO)P(NO₂)P(NH₃)²（2分）
（4）负 （2分）  NO₂＋NO₃^－ －e^－ ＝N₂O₅ （2分）
（5）76g（2分）

（1）可逆反应达化学平衡状态时正逆反应速率不再变化，所以A错误；该物质的浓度在化学平衡时保持不变，所以K不再变化，B正确；对于恒容容器而言，各物质的物质的量不再改变，所以C错误；平衡时NO的质量分数不再改变，正确，所以答案选BD；
（2）根据盖斯定律，目标方程式=①-②+③×2，所以CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式为CH₄(g)＋N₂O₄(g)=N₂(g)＋2H₂O(l)＋CO₂(g)  △H= —898.1kJ/mol；
（3）据图可知，当反应达平衡后继续升温，脱氮率降低，说明升温，平衡逆向移动，所以正向是放热反应，△H<0；根据平衡常数的表达式，用平衡压强表示的平衡常数为K_P＝P(N₂)²P(H₂O)³/P(NO)P(NO₂)P(NH₃)²
（4）在该反应中，二氧化氮中氮元素化合价升高，发生氧化反应，负极发生氧化反应，所以石墨I为电池的的负极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，则Y是N₂O₅，电极反应式为NO₂＋NO₃^－ －e^－ ＝N₂O₅；
（5）NO和NO₂与尿素〔CO(NH₂)₂〕反应生成无污染物质是氮气、二氧化碳、水，化学方程式为
NO+NO₂+CO(NH₂)₂=2N₂＋2H₂O＋CO₂，所以1 mol尿素能吸收NO和NO₂的物质的量是1mol，其质量为76g。