Question

16．对固体表面的化学过程的研究，有助于理解各种不同的过程．
（1）根据反应：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0，（△H-T△S＜0）因此汽车尾气中的CO和NO会自发地生成无毒N₂和CO₂，但实际上有毒气体仍大量逸散到空气中，原因是：CO和NO的反应为可逆反应，不能进行彻底，且反应速率太慢．
（2）用CH₄催化还原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．
CH₄（g）+4NO（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂O（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△T₂
若1molCH₄催化还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量为867kJ，则△H₂=-1160KJ/mol．
（3）合成氨铁触媒主要成分是xFeO•yFe₂O₃，当+2价与+3价铁的物质的量之比为1：2时催化活性最高，以Fe₂O₃为原料制备上述催化剂，发生反应：2Fe₂O₃+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4FeO+CO₂．为制得这种活性最高的催化剂，向48gFe₂O₃粉末中加入恰好反应的炭粉的质量为0.6g．
（4）探究不同催化剂对NH₃还原NO反应的催化性能．
控制实验条件相同，催化反应器中装载不同的催化剂，将催化反应后的混合气体通过试管溶液（溶液体积、浓度均相同）．为比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是溶液显色所需要的时间；尾气处理方法是：将尾气与足量的空气混合通入水中．

Answer 1

分析 （1）根据化学方程式可知，NO和CO的反应为可逆反应；
（2）利用盖斯定律进行计算，将所给的条件反应通过形式和计量数的变化得到目标反应，反应热做相应的变化即可；
（3）催化活性最高的催化剂，由（2）可知催化剂中Fe²⁺与Fe³⁺物质的量之比为1：2，根据n=$\frac{m}{M}$计算Fe₂O₃的物质的量，进而计算催化剂中FeO的物质的量，结合方程式计算需要碳粉的质量；
（4）催化剂不同催化效果不同，可将经催化反应后的混合气体通过滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的体积、浓度均相同），测量并记录的溶液显色的时间；
尾气中含氨气和NO，氨气极易溶于水，NO和氧气混合后溶于水生成硝酸，据此分析．

解答 解：（1）根据化学方程式可知，NO和CO的反应为可逆反应，不能进行彻底，且反应速率太慢，故导致有毒气体仍大量逸散到空气中，故答案为：CO和NO的反应为可逆反应，不能进行彻底，且反应速率太慢；
（2）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1①
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂②
将方程式①+②得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=△H₁+△H₂，
根据方程式知，1mol CH₄还原NO₂至N₂整个过程中放出的热量为867KJ，所以△H₂=-867KJ/mol×2-（-574KJ/mol）=-1160KJ/mol
故答案为：-1160KJ/mol；
（3）催化活性最高的催化剂，由（2）可知催化剂中Fe²⁺与Fe³⁺物质的量之比为1：2，Fe₂O₃的物质的量为$\frac{48g}{160g/mol}$=0.3mol，故催化剂中FeO的物质的量0.3mol×2×$\frac{1}{3}$=0.2mol，由方程式可知需要碳粉质量为0.2mol×$\frac{1}{4}$×12g/mol=0.6g，故答案为：0.6；
（4）溶液显色的时间不同，说明催化剂的催化效果不同；尾气中含氨气和NO，由于氨气极易溶于水，NO和氧气混合后溶于水生成硝酸，故可以将尾气与足量的空气混合通入水中．故答案为：溶液显色所需要的时间；将尾气与足量的空气混合通入水中．

点评 本题考查了反应热、氧化还原反应的有关计算，涉及尾气处理，侧重考查学生分析计算能力，难度不大．