题目内容
8．今年10月中旬，雾霾天气肆虐长春．燃煤尾气和汽车尾气是造成空气污染的重要原因．（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g）．在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随度（T）、催化剂的表面（S）和时间（t）的变化曲线如图所示．据此判断：
①在T2温度下，0～4s内的平均反应速率 v（N2）=0.0125mol/（L•s）．
②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S1＞S2，在图1（见答题卡）中画出c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线．
③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AD．
（2）煤燃烧产生的烟气中有含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．
①已知甲烷的燃烧热为900kJ•mol-1；1mol水蒸气变成液态水放热44kJ；N2与O2生成NO的过程如下：
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-622 kJ•mol-1．
②在恒压下，将CH4（g）和NO2（g）置于密闭容器中，也可以发生化学反应：
CH4（g）+2NO2（g）?N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H＜0，提高NO2转化率的措施有AB．
A．减小投料比[n（NO2）/n（CH4）]B．降低温度
C．增加原催化剂的表面积 D．增大压强
（3）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的．如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图．催化剂b表面发生的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，已知常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为9，则HCOOH的电离常数Ka=_10-5_．
分析 （1）①根据平衡时二氧化碳的浓度判断温度对平衡的影响；
由图可知，T2温度平衡时，二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，根据v=$\frac{△c}{t}$计算v（CO2），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（N2）；
②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2，S2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T1到达平衡时相同；
③A．到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，结合反应热判断随反应进行容器内温度变化，判断温度对化学平衡常数的影响；
B．到达平衡后正、逆速率相等，不再变化；
C．t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，最后不再变化；
D．到达平衡后各组分的含量不发生变化；
（2）①根据图2写出热化学方程式，利用甲烷燃烧热写出热化学方程式，根据1mol水蒸气变成液态水放热44kJ写出热化学方程式，再利用盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式；
②根据化学平衡移动影响因素判断；
（3）由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH；计算水解平衡常数Kh，再根据Ka=$\frac{Kw}{Kh}$计算；
解答 解：（1）①由图可知，T2温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，故v（CO2）=$\frac{0.1mol/L}{4s}$0.025mol/（L•s），速率之比等于化学计量数之比，故v（N2）=0.5v（CO2）=0.5×0.025mol/（L•s）=0.0125mol/（L•s），
故答案为：0.0125mol/（L•s）；
②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2，S2条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T1到达平衡时相同，故c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为：
，
故答案为：；
③A．该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，故A正确；
B．到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t1时刻V正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故B错误；
C、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t1时刻未到达平衡状态，故C错误；
D、NO的质量分数为定值，t1时刻处于平衡状态，故D正确，
故答案为：AD；
（2）①根据图2，旧键断裂吸收能量为：945+498=1443KJ/mol，放出能量为：2×630=1260KJ/mol，则热化学方程式为2NO（g）=O2（g）+N2（g）△H=-1260+1443=183KJ/mol①；甲烷燃烧热为900kJ/mol，可写出热化学方程式为CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l），△H=-900kJ/mol②；
H2O（g）=H2O（l），△H=-44kJ/mol③；由盖斯定律可知②+①×2-③×2，可得目标热化学方程式，则△H=-900kJ/mol+183/mol×2-（44kJ/mol）×2=-622 kJ•mol-1，
故答案为：-622 kJ•mol-1；
②A．减小投料比，则相当于增大了甲烷浓度，可提高NO2转化率，故A正确；
B．该反应△H＜0，正反应方向放热，降低温度向正反应方向进行，可提高转化率，故B正确；
C．增加原催化剂的表面积，同时加快正逆反应速率，化学平衡不移动，故C错误；
D．反应前后气体体积之和相同，增大压强化学平衡不发生移动，故D错误；
故选：AB；
（3）由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为9，溶液中存在HCOO-水解HCOO-+H2O?HCOOH+OH-，故Kh=$\frac{10{\;}^{-5}×10{\;}^{-5}}{0.1-10{\;}^{-5}}$=10-9，则HCOOH的电离常数Ka=$\frac{Kw}{Kh}$=$\frac{10{\;}^{-14}}{10{\;}^{-9}}$=10-5，
故答案为：CO2+2H++2e-=HCOOH；10-5；
点评 本题考查化学平衡图象、化学反应速率、影响化学平衡的因素、反应热的计算、电极反应式、电离平衡常数的计算等，题目综合性较大，较难，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．
反应?①的化学方程式2NH3+3Cl2=N2+6HCl| A． | 14C原子的结构示意图： | |
| B． | H2O2的电子式： | |
| C． | NH4C的电子式： | |
| D． | 原子核内有10个中子的氧原子${\;}_{8}^{16}$O |
如图所示装置，可用来制取和观察Fe（OH）2在空气中被氧化的颜色变化．实验时必须使用铁屑和6mol/L的硫酸，其他试剂任选．填写下列空白：| A． | N2 | B． | O2 | C． | CO2 | D． | SO2 |
| A． | 25℃，$\frac{{K}_{W}}{c（{H}^{+}）}$=0.1mol/L的溶液中：ClO-、Cl-、K+、HSO3- | |
| B． | 无色强酸性溶液中：Na+、Cl-、SO42-、[Cu（NH3）4]2+ | |
| C． | 水电离产生的c（H+）=10-13 mol•L-1的溶液中：Na+、Cl-、NO3-、SO42- | |
| D． | 加入Al能放出H2的溶液中：NH4+，SO42-，Br-，NO3- |
| A． | .锌作负极 | B． | 铜电极上发生氧化反应 | ||
| C． | .铜作负极 | D． | 锌电极上发生还原反应 |