Question

2013年霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)．其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）
在密閉容器中發(fā)生該反應時，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線，如圖所示．據(jù)此判斷：

①該反應的平衡常數(shù)表達式為

 

．
②該反應的△H

 

0（選填“＞”、“＜”）．
③當固體催化劑的質(zhì)量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫出c（CO₂）在T₂、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線．
（2）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題．
①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ?mol^-1
寫出CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（g）的熱化學方程式

 

．
②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的．下圖是通過光電轉(zhuǎn)化原理以廉價原料制備新產(chǎn)品的示意圖．寫出上述光電轉(zhuǎn)化過程的化學反應方程式

 

．催化劑a、b之間連接導線上電子流動方向是

 

（填a→b或b→a）．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,常見的能量轉(zhuǎn)化形式,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①化學平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應物濃度系數(shù)次冪乘積的比值；
②先比較T₁和T₂，結合圖象中c（CO₂）的大小獲得熱效應；
③催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂反應速率比S₁小，催化劑不影響化學平衡的移動；
（2）①利用蓋斯定律寫出化學方程式；
②根據(jù)體系中進入的物質(zhì)和得到的物質(zhì)獲得反應物和生成物，利用氧化還原方程式的配平寫出化學方程式；根據(jù)溶液中陽離子的移動判斷電子的流向．

解答： 解：（1）①化學平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，故答案為：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

；
②圖象中T₁先達平衡，即T₁＞T₂，由于T₁中c（CO₂）較小，即溫度升高，化學平衡向逆反應方向移動，為放熱反應，故答案為：＜；
③催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂反應速率比S₁小，即達到平衡所需時間長，由于催化劑不影響化學平衡的移動，達平衡狀態(tài)時，與T₂、S₁條件下相同，故答案為：
；
（2）①利用第一個反應減去第二個反應就可以得到熱化學方程式為：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1 kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1 kJ?mol^-1；
②體系中進入的物質(zhì)為：CO₂和H₂O，則反應物為：CO₂和H₂O，得到的物質(zhì)為：HCOOH和O₂，生成物為：HCOOH和O₂，利用氧化還原方程式的配平寫出化學方程式為：2CO₂+2H₂O

光照  .

2HCOOH+O₂；體系中氫離子從 a→b，則電流的方向為：b→a，電子的流向為：a→b，故答案為：

光照  .

2HCOOH+O₂；a→b．

點評：本題考查化學平衡圖象、化學反應速率、影響化學平衡的因素、熱化學方程式書寫、原電池、電離平衡常數(shù)與水解平衡常數(shù)等，題目綜合性較大，難度中等，是對知識的綜合利用、注意基礎知識的理解掌握．