进入2013年以来,我国中东部地区多次遭遇大范围、长时间的雾霾天气。车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。       

(1)活性炭可处理大气污染物NO。在2 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质),生成气体E和F。当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:

   物质         

T/℃     n/mol

活性炭

NO

E

F

初始

2.030

0.10

0

0

T1

2.000

0.040

0.030

0.030

T2

2.005

0.050

0.025

0.025

   ①结合上表数据,写出NO与活性炭反应的化学方程式                        。

   ②上述反应T1℃时的平衡常数K1=                  。

   ③根据上述信息判断,温度T1和T2的关系是(填序号)                        。

      a.T1>T2       b.T1<T2       c.无法比较

(2)车辆排放的氮氧化物和碳氧化物在催化剂作用下可发生反应:
2CO+2NO        N2+2CO2   在一体积为1L的密闭容积中,加入0.40mol的CO和0.40mol的NO ,反应中N2的物质的量浓度的变化情况如图所示,回答下列问题。

              

  ①计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(N2)=              。

  ②在第5分钟末将容器的体积缩小一半后,若在第8分钟末达到新的平衡(此时N2的浓度约为

     0.25 mol/L)。请在上图中画出第5分钟末到此平衡时N2浓度的变化曲线。

  (3)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,在一定条件下,用CH4还原NOX可以消除氮氧化物的污染。

   例如:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)     △H=-867 kJ/mol

   2NO2(g)     N2O4(g)   △H=-56.9 kJ/mol

   写出CH4还原N2O4(g)生成N2和H2O(g)的热化学方程式                             。

          ②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放目的。通过人工光合作用,以CO2和H2O为原

           料可以制备HCOOH和O2,计算标况下每回收1.0m3 CO2转移的电子数为             个。

  ③常温下,0.1mol/L的HCOONa溶液的pH为10,则HCOOH的电离常数Ka =        。


联合国气候变化大会2009年12月7日在丹麦首都哥本哈根拉开帷幕,降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视。
工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇,298.15K时,CO2、H2、与CH3OH、H2O的平均能量与合成甲醇反应的活化能的曲线图如图1所示,据图回答问题:

(1)写出合成甲醇反应的热化学方程式                                         
                图1                                        图2

(2)在图中曲线     (填“a”或“b”)表示加入催化剂的能量变化曲线。

(3)在体积为l L的密闭容器中,充入lmolCO2和3molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.

①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___________mol/(L·min)。

②该反应的平衡常数为__________________,升高温度,K值      (填“增大”、“减小”或“不变”)。

③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________。

A.升高温度              B.充入He(g),使体系压强增大

C.将H2O(g)从体系中分离  D.再充入1mol CO2和3mol H2

(4)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为:4OH―4e=O2↑+2H2O,则阴极反应式为:_______________________________

有人提出,可以设计反应2CO=2C+O2(△H>0、△S<0)来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由:__________________________                            

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