题目内容
18．2013年初，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}{?}$2CO2（g）+N2（g）．在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图1所示．
据此判断：
①该反应的△H＜0（填“＞”、“＜”）．
②在B温度下，0～2s内的平均反应速率v（N2）=0.025mol/L．s．
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S1＞S2，在上图中画出c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线．
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图如图2正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是bd （填代号）．
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染．
例如：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-867kJ/mol
2NO2（g）?N2O4（g）△H2=-56.9kJ/mol
写出CH4（g）催化还原N2O4（g）生成N2（g）和H2O（g）的热化学方程式CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-810.1KJ/mol．
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的．图3是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图．催化剂b表面发生的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH．
③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10，则HCOOH的电离常数Ka=10-7．
分析 （1）①根据到达平衡的时间判断温度高低，根据平衡时二氧化碳的浓度判断温度对平衡的影响；
②由图可知，T2温度平衡时，二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO2），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（N2）；
③接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2，S2条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T1到达平衡时相同；
④a、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化；
b、到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，结合反应热判断随反应进行容器内温度变化，判断温度对化学平衡常数的影响；
c、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，最后不再变化；
d、到达平衡后各组分的含量不发生变化；
（2）①根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式；
②由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH；
③计算水解平衡常数Kh，再根据Ka=$\frac{K{\;}_{w}}{K{\;}_{h}}$计算．
解答 解：（1）①根据图象知，“先拐先平数值大”得T1大于T2，升高温度，二氧化碳的浓度降低，平衡向逆反应方向移动，说明正反应是放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；
②先根据图象计算二氧化碳的反应速率，v（CO2）=$\frac{0.1-0}{2}$=0.05mol/L．s，同一化学反应中同一时间段内，各物质的反应速率之比等于计量数之比，所以v（N2）=0.025mol/L．s，故答案为：0.025mol/L．s．
③接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2，S2条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T1到达平衡时相同，故c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为：
，
故答案为：；
④a、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t1时刻V正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故a错误；
b、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故b正确，
c、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t1时刻未到达平衡状态，故c错误；
d、NO的质量分数为定值，t1时刻处于平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（2）①已知：Ⅰ、CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-867kJ/mol
Ⅱ、2NO2（g）?N2O4（g）△H2=-56.9kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ得CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）=-810.1kJ/mol，
即CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-810.1kJ/mol，
故答案为：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-810.1kJ/mol；
②由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，
故答案为：CO2+2H++2e-=HCOOH；
③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10，溶液中存在HCOO-水解HCOO-+H2O?HCOOH+OH-，故Kh=$\frac{10{\;}^{-4}×10{\;}^{-4}}{0.1-10{\;}^{-4}}$=10-7，则HCOOH的电离常数Ka=$\frac{K{\;}_{w}}{K{\;}_{h}}$=$\frac{10{\;}^{-14}}{10{\;}^{-7}}$=10-7，
故答案为：10-7．
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、热化学方程式书写、原电池、电离平衡常数与水解平衡常数等，题目综合性较大，难度中等，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．
| A． | 10ml1.0 mol•L-1的H2SO4溶液 | B． | 20ml1.0 mol•L-1的Na2CO3溶液 | ||
| C． | 30ml1.0 mol•L-1的HNO3溶液 | D． | 40ml1.0 mol•L-1的NaOH溶液 |
| A． | S既作氧化剂又作还原剂 | B． | 消耗12gC时，反应转移5mol电子 | ||
| C． | 还原产物只有K2S | D． | KNO3只发生氧化反应 |
，A的名称是2-甲基戊烷． 若A是炔烃B氢化而成，则B的结构有2种
和
F．
和
G．
和
| A． | 该溶液的pH=4 | |
| B． | 适当升高温度，溶液的pH不变 | |
| C． | 此酸的电离平衡常数约为1×10-7 | |
| D． | 由HX电离出的c（H+）约为水电离出的c（OH-）的106倍 |
| 选项 | 实验操作 | 现象 | 解释或结论 |
| A | 鸡蛋白溶液中分别滴入饱和硫酸铵和醋酸铅溶液 | 均有固体析出 | 均发生变性 |
| B | 溴水中分别加入苯酚和环己烯 | 溴水均褪色 | 均发生加成反应 |
| C | 某无色气体通入溴水中 | 溴水褪色 | 该气体一定是C2H4 |
| D | 适量水玻璃加入稀盐酸中， 振荡得透明溶液，用激光笔照射 | 有丁达尔效应 | 有硅酸胶体生成 |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |