Question

【題目】最近幾年霧霾天氣多次肆虐我國(guó)中東部地區(qū)．其中，汽車(chē)尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一．
（1）汽車(chē)尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g） 2CO2（g）+N2（g），在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c（CO2）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時(shí)間（t）的變化曲線，如1圖所示．據(jù)此判斷：

①該反應(yīng)的△H0（選填“＞”、“＜”）．
②當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．若催化劑的表面積S1＞S2 ， 在圖中畫(huà)出c（CO2）在T2、S2條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線 ．
③研究表明在紫外線照射下，由于TiO2的催化作用，空氣中的某些物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生OH自由基，如圖2所示，OH與NO2反應(yīng)為NO2+OH=HNO3 ， 寫(xiě)出NO與OH反應(yīng)的化學(xué)方程式
（2）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題．
①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染．
例如：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol
2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJ/mol
H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJ/mol
寫(xiě)出CH4（g）催化還原N2O4（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的熱化學(xué)方程式： ．
②將煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放的目的．NH3與CO2在120℃，催化劑作用下反應(yīng)生成尿素：CO2（g）+2NH3（g）（NH2）2CO（s）+H2O（g）．現(xiàn)將物質(zhì)的量為1：1的NH3與CO2混合在密閉固體容器中反應(yīng)，平衡后，NH3的體積分?jǐn)?shù)為20%，則NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為 ．
③25℃時(shí)，將amolL﹣1的氨水與b molL﹣1鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液恰好顯中性，用a、b表示NH3H2O的電離平衡常數(shù)為 ．

Answer 1

【答案】
（1）＜；；NO+3OH═HNO3+H2O
（2）CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；75%；
【解析】解：（1）①由圖可知，溫度T1先到達(dá)平衡，故溫度T1＞T2 ， 溫度越高平衡時(shí)，二氧化碳的濃度越低，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，所以答案是：＜；②若催化劑的表面積S1＞S2 ， 由增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率，故T2、S2條件下到達(dá)平衡時(shí)間比T2、S1的時(shí)間更長(zhǎng)，但不影響化學(xué)平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度不變，在圖中畫(huà)出c（CO2）在T2、S2條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線為： ；
所以答案是： ；③由圖象可知NO、NO2均被OH氧化為HNO3，由原子守恒，NO+3OH═HNO3+H2O；所以答案是：NO+3OH═HNO3+H2O；（2）①已知：①CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol
②2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律：①﹣②+③×2可得：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；
所以答案是：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；②NH3與CO2物質(zhì)的量為1：1，設(shè)起始量均為1 mol，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為x，根據(jù)三段式：

	CO2（g）+	2NH3（g）		（NH2）2CO（s）+	H2O（g）
起始量（mol）：	1	1		0	0
轉(zhuǎn)化量（mol）：	0.5x	x		0.5x	0.5x
平衡量（mol）：	1﹣0.5x	1﹣x		0.5x	0.5x

NH3的體積分?jǐn)?shù)為20%，則有 =20%，解得x=75%；
所以答案是：75%；③根據(jù)電荷守恒有c（NH4+）+c（H+）=c（Cl﹣）+c（OH﹣），由于溶液呈中性，則c（H+）=c（OH﹣）10﹣7mol/L，故c（NH4+）=c（Cl﹣）= ×bmolL﹣1=0.5bmolL﹣1 ， 故混合后溶液中c（NH3 ． H2O）= ×amolL﹣1﹣0.5bmolL﹣1=（0.5a﹣0.5b）mol/L，NH3H2O的電離常數(shù)Kb= = = ；
所以答案是： ．
【考點(diǎn)精析】掌握反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡的計(jì)算是解答本題的根本，需要知道在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．