题目内容
低碳出行，减少汽车尾气排放，保护我们的家园．
（1）在汽车尾气系统中装置催化转换器可减少NO和CO污染，反应为：2NO（g）+2CO（g）
2CO2（g）+N2（g）．在2L的密闭容器中，n（CO2）与温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的关系如图．
①该反应△H 0（填“＞”、“＜”），平衡常数表达式为 ；在T2温度下0～2s内的平均反应速率υ（N2）= ．
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S2＞S1，在图中画出n（CO2）在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线．
③该反应在恒温、恒容的密闭容器中进行，如图正确且能说明反应t1时刻达到平衡状态的是 （填代号）．（图中υ逆、K、n、P分别表示逆反应速率、平衡常数、物质的量、体系压强）
（2）①用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．己知：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955kJ?mol-1
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3lkJ?mol-1
2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-112.97kJ?mol-1
写出CH4（g）催化还原NO（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式： ．
②依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 （填序号）．
A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H＞0
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H＜0
若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为 ．
（1）在汽车尾气系统中装置催化转换器可减少NO和CO污染，反应为：2NO（g）+2CO（g）
| 催化剂 |
①该反应△H
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S2＞S1，在图中画出n（CO2）在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线．
③该反应在恒温、恒容的密闭容器中进行，如图正确且能说明反应t1时刻达到平衡状态的是
（2）①用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．己知：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955kJ?mol-1
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3lkJ?mol-1
2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-112.97kJ?mol-1
写出CH4（g）催化还原NO（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式：
②依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是
A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H＞0
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H＜0
若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为
考点：化学平衡状态的判断,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,反应速率的定量表示方法
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）①由图1可知升高温度，CO2减少，平衡逆移；根据方程式依据K的含义书写；根据CO2的变化量求出CO2的反应速率，再根据速率之比等于化学计量数之比求出υ（N2）；
②根据催化剂不改变平衡，只改变速率；
③反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，可由此进行判断；
（2）①根据盖斯定律，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，反应热也乘以相应的系数进行相应的计算；
②根据放热的、自发的氧化还原反应能设计成原电池；根据正极氧气得到电子与氢离子反应生成水．
②根据催化剂不改变平衡，只改变速率；
③反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，可由此进行判断；
（2）①根据盖斯定律，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，反应热也乘以相应的系数进行相应的计算；
②根据放热的、自发的氧化还原反应能设计成原电池；根据正极氧气得到电子与氢离子反应生成水．
解答：
解：（1）①由图1可知升高温度，CO2减少，平衡逆移，说明逆方向为吸热方向，所以正方向为放热方向，即△＜0；已知反应为：2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g），则平衡常数表达式K=
；CO2的物质的量变化量为0.1mol，则浓度变化为c=
=
=0.05mol/L，则CO2的反应速率v（CO2）=
=
=0.025mol/（L?s），所以υ（N2）=
v（CO2）=0.0125 mol/（L?s）；
故答案为：＜；
；0.0125 mol/（L?s）；
②催化剂不改变平衡，只改变速率，所以若催化剂的表面积S2＞S1，反应到达平衡的时间缩短，平衡不移动，其图象为：
；
故答案为：；
③a、当逆反应速率与正反应速率相等时，属于平衡状态，此时速率保持不变，故a不选；
b、K只随温度的变化而变化，与是否达到平衡状态无关，故b不选；
c、当物质的物质的量不变即是平衡状态，故c选；
d、已知2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g），该反应的总物质的量减小，所以压强减小，当压强不变即是平衡状态，故d选．
故答案为：cd；
（2）①CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955kJ?mol-1 ①
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.31kJ?mol-1 ②
2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-112.97kJ?mol-1 ③
根据盖斯定律：2×①+2×③-②得到：CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-1245.63 kJ/mol，
故答案为：CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-1245.63 kJ/mol；
②A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H＞0是吸热的氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0是放热的复分解反应，不能设计成原电池，故B错误；
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H＞0是吸热的氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H＜0放热的自发的氧化还原反应，能设计成原电池，故D正确；
正极氧气得到电子与氢离子反应生成水，电极反应方程式为：O2+4H++4e-=2H2O；
故答案为：D；O2+4H++4e-=2H2O．
| c2(CO2)?c(N2) |
| c2(NO)?c2(CO) |
| △n |
| V |
| 0.1mol |
| 2L |
| △C |
| △t |
| 0.05mol/L |
| 2s |
| 1 |
| 2 |
故答案为：＜；
| c2(CO2)?c(N2) |
| c2(NO)?c2(CO) |
②催化剂不改变平衡，只改变速率，所以若催化剂的表面积S2＞S1，反应到达平衡的时间缩短，平衡不移动，其图象为：
；故答案为：
；③a、当逆反应速率与正反应速率相等时，属于平衡状态，此时速率保持不变，故a不选；
b、K只随温度的变化而变化，与是否达到平衡状态无关，故b不选；
c、当物质的物质的量不变即是平衡状态，故c选；
d、已知2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g），该反应的总物质的量减小，所以压强减小，当压强不变即是平衡状态，故d选．
故答案为：cd；
（2）①CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955kJ?mol-1 ①
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.31kJ?mol-1 ②
2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-112.97kJ?mol-1 ③
根据盖斯定律：2×①+2×③-②得到：CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-1245.63 kJ/mol，
故答案为：CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-1245.63 kJ/mol；
②A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H＞0是吸热的氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0是放热的复分解反应，不能设计成原电池，故B错误；
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H＞0是吸热的氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H＜0放热的自发的氧化还原反应，能设计成原电池，故D正确；
正极氧气得到电子与氢离子反应生成水，电极反应方程式为：O2+4H++4e-=2H2O；
故答案为：D；O2+4H++4e-=2H2O．
点评：本题考查了平衡移动的判断，反应速率的计算，催化剂对平衡的影响，盖斯定律的应用、原电池的构成原理等，侧重于反应原理的应用的考查，题目难度中等．
练习册系列答案
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