Question

【題目】為治理環(huán)境，減少霧霾，應(yīng)采取措施減少二氧化硫、氮氧化物(NOx)等的排放量。

Ⅰ．處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

①CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1＝－574 kJ/mol

②CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2＝－586.7kJ/mol

（1）若用4.48LCH4還原NO生成N2，則放出的熱量為______kJ。（氣體體積已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

Ⅱ．（2）NOx可用強(qiáng)堿溶液吸收產(chǎn)生硝酸鹽。在酸性條件下，F(xiàn)eSO4溶液能將NO3－還原為NO，NO能與多余的FeSO4溶液作用生成棕色物質(zhì)，這是檢驗(yàn)NO3－的特征反應(yīng)。寫出該過程中產(chǎn)生NO的離子方程式： 。

（3）用電化學(xué)處理含NO3－的廢水，電解的原理如圖1所示。則電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為 ；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移20 mol電子時(shí)，交換膜左側(cè)溶液質(zhì)量減少________g。

圖1 圖2 圖3

Ⅲ．利用I2O5消除CO污染的反應(yīng)為：5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)。不同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入4 molCO，測得CO2的體積分?jǐn)?shù)(φ)隨時(shí)間(t)變化曲線如圖2所示。

（4）T1時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值為 。

（5）下列說法不正確的是_______（填字母）。

A．容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

B．兩種溫度下，c點(diǎn)時(shí)體系中混合氣體的壓強(qiáng)相等

C．d點(diǎn)時(shí)，在原容器中充入一定量氦氣，CO的轉(zhuǎn)化率不變

D．b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的大小關(guān)系：Kb＜Kd

Ⅳ．以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4通過反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)

CH3COOH(g) △H＜0直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖3所示。

（6）①250～300℃時(shí)，乙酸的生成速率減小的主要原因是 。

②工業(yè)生產(chǎn)中該反應(yīng)的溫度常選擇250℃、不選擇400℃，從綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮，其原因是 。

Answer 1

【答案】（1）119.88

（2）3Fe2++NO3-+4H+＝3Fe3++NO↑+2H2O

（3）2NO3-+12H＋+10e-＝N2↑+6H2O； 180

（4）1024

（5）BD

（6）①250℃～300℃時(shí)，催化劑的催化效率降低②250℃時(shí)，催化劑的催化效果最好，提高溫度耗費(fèi)較高的能量，并且低溫條件有利于平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)

【解析】

試題分析：

（1）根據(jù)蓋斯定律可知②×2—①即可得到CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2＝—599.4kJ/mol。4.48LCH4的物質(zhì)的量是0.2mol，所以還原NO生成N2放出的熱量為599.4kJ/mol×0.2mol＝119.88kJ。

（2）在酸性溶液中硝酸根氧化亞鐵離子的方程式為3Fe2++NO3-+4H+＝3Fe3++NO↑+2H2O。

（3）電解時(shí)陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則根據(jù)示意圖可知硝酸根得到電子轉(zhuǎn)化為氮?dú)�。由于存在質(zhì)子交換膜，陽極氫氧根放電，水電離出的氫離子向陰極移動(dòng)，所以陰極電極反應(yīng)式為2NO3-+12H＋+10e-＝N2↑+6H2O；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移20 mol電子時(shí)，根據(jù)電子得失守恒和2H2O+4e-=O2↑+4H+可知被電解的水是10mol，質(zhì)量是180g，則交換膜左側(cè)溶液質(zhì)量減少180g。

（4）根據(jù)圖像可知T1時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)是0.8，則CO2是0.8×5mol＝4mol，CO是1mol，所以根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值可知該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值為。

（5）A．密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中體積不被，但氣體的質(zhì)量變化，所以容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；B．兩種溫度下，c點(diǎn)時(shí)體系中溫度不同，所以混合氣體的壓強(qiáng)不相等，B錯(cuò)誤；C．d點(diǎn)時(shí)，在原容器中充入一定量氦氣，濃度不變，平衡不移動(dòng)，所以CO的轉(zhuǎn)化率不變，C正確；D．T2曲線首先平衡，說明溫度是T2大于 T1。溫度高CO2的含量降低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則平衡常數(shù)減小，所以b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的大小關(guān)系：Kb＞Kd，D錯(cuò)誤，答案選BD。

（6）①根據(jù)圖像可知250—300℃時(shí)，乙酸的生成速率減小的主要原因是250℃～300℃時(shí)，催化劑的催化效率降低。②由于250℃時(shí)，催化劑的催化效果最好，提高溫度耗費(fèi)較高的能量，并且低溫條件有利于平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以工業(yè)生產(chǎn)中該反應(yīng)的溫度常選擇250℃、不選擇400℃。