Question

2013年全国各地都遭遇“十面霾伏”。其中，机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气质量恶化贡献较大。

（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)。△H＜0

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

（下图中υ_正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）

（2）机动车尾气和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。已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)  △H＝－867 kJ/mol

2NO₂(g)N₂O₄(g)   △H＝－56.9 kJ/mol

H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH ＝ －44.0 kJ／mol

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

（3）用NH₃催化还原NO_X也可以消除氮氧化物的污染。如图，采用NH₃作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率（注：脱氮率即氮氧化物转化率），

反应原理为：NO(g) +NO₂(g)+2NH₃(g)2N₂(g) + 3H₂O(g)。

①该反应的△S     0，△H      0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。

②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(p_B)代替物质的量浓度(c_B)也可以表示平衡常数（记作K_P），

则上述反应的K_P＝                 。

③以下说法正确的是                  。

A．第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高

B．相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

C．催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见图。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为                         。

（5）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO和NO₂）可用尿素〔CO(NH₂)₂〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO₂体积比为1:1）的质量为___________g。

Answer

（1） bd （各1分，共2分，选错不得分）

（2）CH4(g)+N2O4(g) =N2(g) +2H2O(g) + CO2(l) △H= —898.1kJ/mol （2分）

（3）① ＞（1分） ＜（1分）②KP＝ （2分） ； ③ C（2分）

（4）NO2+NO3— —e-=N2O5 （2分）

（5）76g（2分）

【解析】

试题分析：（1）a、正反应速率等于逆反应速率时，达到平衡状态，此时反应速率不再变化，所以图像不符合，错误；b、因为容器为绝热，所以t1时平衡常数不变，说明反应已达到平衡，正确；c、t1时CO、CO2的物质的量还在变化，没有达到平衡状态，错误；d、t1时NO的质量分数不再变化，说明反应已达到平衡，正确。

（2）首先写出化学方程式并注明状态，然后根据盖斯定律求出焓变，△H=∆H1-∆H2+2×∆H3= —898.1kJ•mol‾1，可写出热化学方程式。

（3）①、根据化学方程式可知气体的系数增大，说明∆S>0；脱氨率达到最高点之后继续升高温度，脱氨率降低，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，∆H<0。

②、根据化学方程式中物质的状态和系数可得：KP＝

③A、两种催化剂在本题温度时脱氮率不同，错误；B、改变压强，化学平衡移动，脱氮率发生变化，错误；

C、催化剂①在250℃时脱氮率最高，催化剂②在450℃左右脱氮率最高，正确。

（4）燃料电池中O2在正极上发生得电子反应，则NO2在负极上失电子生成更高价态的N2O5，电极方程式为：NO2+NO3— —e-= N2O5

（5）尿素吸收NO、NO2生成对大气无污染的气体，则化学方程式为：CO(NH2)2 + NO +NO2 =2N2 +CO2+2H2O，1mol尿素反应吸收1mol NO和1mol NO2，质量为：30g+46g=76g。

考点：本题考查化学平衡的判断、热化学方程式与盖斯定律、∆H与∆S的判断、化学平衡常数、化学平衡的判断、燃料电池、化学计算。