Question

6．近年来，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区．其中，汽车尾气和燃煤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）$\stackrel{催化剂}{?}$ 2CO₂ （g）+N₂ （g）．在密闭容器中发生该反应时，c（CO₂ ）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（（t）的变化曲线，如图1所示
据此判断：
①在T₁温度下，0-2s内的平均反应速率v（N₂）=0.05mol/（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，若增大催化剂的表面积，则CO转化率不变 （填“增大”“减少”或“不变”）．
③若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，如图2的示意图正确且能说明反应在进行到t、时刻达到平衡状态的是b、d （填字母）

（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CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867.0kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=一56.9kJ/mol
写出CH₄催化还原N₂O₄ （g）生成N₂和H₂O（g）的热化学方程式CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1kJ/mol．
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．图3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．
b电极上发生的电极反应式为CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH．

Answer 1

分析 1、v=$\frac{△c}{△t}$，对于一个反应而言，用不同的物质表示的反应速率不同，反应速率之比等于系数之比．
2、催化剂可以提高反应速率，对转化率没有影响．
3、可逆反应达到平衡状态的判定，对于有体积变化的气体系统，压强不变、密度不变、反应速率不变是常用的依据；平衡的移动，遵循勒夏特列原理，平衡向减弱因素的方向移动．
4、盖斯定律，可以通过多个反应的加和，求得总反应的反应热．
5、在电解池中，失电子的是负极，得电子的是正极．

解答 （1）①在T₁温度下，0-2s内的平均反应速率v（N₂）=$\frac{1}{2}$$\frac{△c（CO2）}{△t}$=$\frac{1}{2}$×$\frac{0.2mol•L-1}{2s}$=0.05mol/（L•s）
故答案为：0.05；
②催化剂可以提高反应速率，对转化率没有影响．
故答案为：不变；
③a．反应达到平衡状态时，各物质的反应速率不再变化，故错误．b．由图1分析可知，反应是放热反应，该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，相当于升高温度，平衡向左移动，平衡常数减小，当温度不变时，化学平衡常数不变，故正确．c．二氧化碳和一氧化氮的物质的量相等时，该反应不一定达到平衡状态，故错误．d．反应达到平衡状态时，各物质的质量分数不再发生变化，故正确．
故答案为：b、d；
（2）①已知：Ⅰ、CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867.0kJ/mol
Ⅱ、2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）=-810.1kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1kJ/mol；
②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，
故答案为：CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH．

点评 本题综合了反应速率、化学平衡、盖斯定律、电解池等相关知识，综合性非常的强，而且还考察了学生们的读图能力，难度较大．