Question

【題目】目前“低碳減排”備受關(guān)注，的產(chǎn)生及有效開發(fā)利用成為科學(xué)家研究的重要課題。

(1)汽車尾氣凈化的主要原理為。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時，隨溫度、催化劑表面積和時間的變化曲線如圖1示。據(jù)此判斷：

①該反應(yīng)的______填“”或“”。

②在溫度下，內(nèi)的平均反應(yīng)速率______。

③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時，增大其表面積可增大化學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積，在答題卡相應(yīng)圖中畫出在、條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線_____。

④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖如圖2正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到時刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是______填代號。

(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。

①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用催化還原可以消除氮氧化物的污染。

例如：

寫出催化還原生成、和的熱化學(xué)方程式：______。

②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放的目的。如圖3通過人工光合作用，以和為原料制備HCOOH和的原理示意圖。催化劑b表面發(fā)生的電極反應(yīng)為______

③常溫下的HCOONa溶液pH為10，則HCOOH的電離常數(shù)______填寫最終計算結(jié)果。

Answer 1

【答案】< 0.025 bd

【解析】

（1）①根據(jù)“先拐先平”可知T1>T2，再根據(jù)溫度越高CO2的濃度越低可知，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，則該反應(yīng)的逆反應(yīng)吸熱，正反應(yīng)放熱，ΔH<0；

②直接根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率公式計算，但先要根據(jù)化學(xué)計量數(shù)算出2s時N2的物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L；

③催化劑表面積變小則反應(yīng)速率減小，但不影響平衡，因此，變化曲線會比原曲線平緩，到達(dá)平衡的時間增大，但是平衡時的濃度相同；

④a只是顯示了正反應(yīng)的速率，只有正、逆反應(yīng)速率相等才說明達(dá)到了平衡狀態(tài)；b中平衡常數(shù)會隨溫度變化而變化，當(dāng)平衡常數(shù)不再發(fā)生改變，則說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；c中兩者的物質(zhì)的量雖然相等了，但還處于變化當(dāng)中，只有物質(zhì)的量不再改變才能說明達(dá)到了平衡狀態(tài)；d正確，某物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生改變，反應(yīng)就達(dá)到平衡狀態(tài)；

（2）①根據(jù)蓋斯定律，用上一個反應(yīng)減下一個反應(yīng)即可，焓變同減；

②該裝置沒有外接電源，屬于原電池裝置。則質(zhì)子會向正極移動，因此催化劑b極為正極，發(fā)生得電子反應(yīng)；制備的總反應(yīng)式為2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，則得電子的物質(zhì)為CO2，因此，正極的電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-=HCOOH；

③根據(jù)常溫下的HCOONa溶液pH為10計算甲酸根離子水解常數(shù)，然后根據(jù)水解常數(shù)和電離常數(shù)之間關(guān)系計算。

（1）①由圖1可知，溫度先到達(dá)平衡，故溫度，溫度越高，平衡時二氧化碳的濃度越低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：；

②由圖可知，溫度時2s到達(dá)平衡，平衡時二氧化碳的濃度變化量為，故，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故，故答案為：；

③接觸面積越大反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時間越短，催化劑的表面積，條件下達(dá)到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度到達(dá)平衡時相同，故在、條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線為：，故答案為：；

④a．到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，時刻v正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故a錯誤；

b．該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)到最大，平衡常數(shù)不變，圖象與實(shí)際符合，故b正確；

c．t1時刻后、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，所以時刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故c錯誤；

d．t1時刻NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，處于平衡狀態(tài)，故d正確；

故答案為：bd；

（2）①CH4還原生成、和的方程式為，所以將已知兩方程式相減有；反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為，故答案為：；

②酸性條件下，，即得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)守恒規(guī)律寫出電極反應(yīng)式為，故答案為：；

③的HCOONa溶液pH為10，則的水解生成，水解，再根據(jù)，故答案為：。