Question

Ⅰ、某反应中反应物与生成物有：AsH₃、H₂SO₄、KBrO₃、K₂SO₄、H₃AsO₄、H₂O和一种未知物质X。

（1）写出反应的化学方程式                        。

（2）根据上述反应可推知______________。

a．氧化性：KBrO₃＞H₃AsO₄       b．氧化性：H₃AsO₄＞KBrO₃

c．还原性：A_SH₃＞X            d．还原性：X＞A_SH₃

Ⅱ、2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如右图所示。

据此判断：

①该反应的△H            0(填“>”、“<”)。

②在T₂温度下，0～2s内的平均反应速率v(N₂） =             。

③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁>S₂，在上图中画出c(CO₂)在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。

④若该反应在恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明该反应进行到t₁时刻达到平衡状态的是      (填代号) 。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH₄(g)+2NO₂(g)=N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)  ΔH₁＝－867 kJ/mol

2NO₂(g) N₂O₄(g) ΔH₂＝－56.9 kJ/mol

写出CH₄ (g)催化还原N₂O₄(g)生成N₂ (g)和H₂O (g)的热化学方程式                。

②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。右图是通过人工光合作用，以CO₂和H₂O为原料制备HCOOH和O₂的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为         。

Answer

Ⅰ 5AsH3+4H2SO4+8KBrO3＝4K2SO4+5H3AsO4+4Br2+4H2O (2分) a c（2分）

Ⅱ（1）①＜ （2分） ②0.025mol/(L·s)（2分）③ （1分）

④ a d（2分）

（2） ① CH4（g）＋N2O4（g）＝N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）△H＝－810.1kJ/mol（2分）

② CO2＋2H＋＋2e－＝HCOOH（1分）

【解析】

试题分析：：Ⅰ（1）KBrO3在反应中得到电子，由给出的物质可知，Br元素的化合价降低，生成溴单质，则As元素的化合价升高，该反应为5AsH3+4H2SO4+8KBrO3＝4K2SO4+5H3AsO4+4Br2+4H2O；

（2）在反应5AsH3+4H2SO4+8KBrO3＝4K2SO4+5H3AsO4+4Br2+4H2O中，由KBrO3生成Br2，Br的化合价由+5价降低到0价，KBrO3作氧化剂，氧化性：KBrO3＞H3AsO4，AsH3生成H3AsO4，化合价由-3价升高到+5价，AsH3作还原剂，所以还原性：AsH3＞Br2，答案选ac。

Ⅱ、（1）①由图中曲线可以看出，在催化剂表面积相同的情况下，T1温度时先达到平衡，则T1＞T2，但温度高时CO2的浓度小，说明升高温度平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，即ΔH＜0。

②v(N2)＝v(CO2)＝×＝0.025 mol·L－1·s－1。

③温度相同，质量相同的催化剂，表面积越小反应速率越慢，则变化曲线可表示为。

④a、t1时氮气的浓度达到最大值，则一定处于平衡状态，a正确；b、随着反应的进行二者的比值是变化的，因此图像是错误的，b错误；c、t1时，只能说明n(NO)＝n(CO2)，不能说明正逆反应速率相等，不是平衡状态，c错误；d、当NO的质量分数不再发生变化时说明反应达到平衡状态，d正确，答案选ad。

（2）①根据盖斯定律，将两个热化学方程式相减可得CH4(g)＋N2O4(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝－810.1 kJ/mol。

②CO2转变成HCOOH，碳的化合价降低，CO2被还原，即CO2发生还原反应与H＋结合生成HCOOH，所以催化剂b表面发生的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－＝HCOOH。

【考点定位】本题主要是考查氧化还原反应方程式书写与有关判断、反应速率计算、外界条件对平衡状态的影响、盖斯定律应用以及电极反应式书写等

【名师点晴】本题考查的较为综合，难度较大。难点是根据图像判断化学平衡状态，答题时一方面需要理解平衡状态的含义，另一方面还需要准确判断图像中曲线的变化趋势并结合方程式进行判断，不论如何变化只需要抓住变量不再发生变化即可解决该类问题。