综合题14.0分
化学

目前“低碳减排”备受关注,CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。

23.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)、催化剂表面积(S)和时间(I)的变化曲线如图所示。据此判断:

①该反应的△H_____________0(填“>”或“<”)。

②在T2温度下,0-2s内的平均反应速率v(N2) =____________mol/(L·s)。

③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)。

24.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-1

2NO2(g)=N2O4(g)  △H=-56.9kJ·mol-1

写出CH4(g)催化还原N2O4(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。如图是通过人工光合作用,以CO2(g)和H2O(g)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为_________________。

③常温下0. 1 mol·L-1的HCOONa溶液pH为10,则HCOOH的电离常数Ka=______________mol·L-1(填写最终计算结果)。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

①< 

解析

③a.反应达到平衡状态时,各物质的反应速率不再变化,故错误。

b.该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,相当于升高温度,当温度不变时,化学平衡常数不变,故正确。

c.二氧化碳和一氧化氮的物质的量相等时,该反应不一定达到平衡状态,故错误。

d.反应达到平衡状态时,各物质的质量分数不再发生变化,故正确。

考查方向

本题主要考查了焓变、反应热,中和热,燃烧热。

解题思路

(1)T1>T2,先拐先平温度高,温度越高,二氧化碳浓度越低,所以该反应是△H<0。具图分析先拐先平,定一议二。

(2)②+①得到CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    △H=-810.1 kJ·mol-1,据此计算反应的焓变;电解反应中阴极上发生得电子的还原反应,根据反应原理来回答书写;

(3)电离常数K=

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

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

解析

①将第一个方程式减第二个方程式得:

CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   ΔH="-810.1" kJ/mol。

②催化剂b表面上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲酸,所以发生的电极反应式为:

CO2+2H++2e-HCOOH。

考查方向

本题主要考查了焓变、反应热,中和热,燃烧热。

解题思路

(1)T1>T2,先拐先平温度高,温度越高,二氧化碳浓度越低,所以该反应是△H<0。具图分析先拐先平,定一议二。

(2)②+①得到CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    △H=-810.1 kJ·mol-1,据此计算反应的焓变;电解反应中阴极上发生得电子的还原反应,根据反应原理来回答书写;

(3)电离常数K=