Question

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）

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）+CO（g） 催化剂 . 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，如图1所示．据此判断：①该反应是______反应（填“放热”、“吸热”）．②在T2温度下，0～2s内的平均反应速率v（N2）=______．③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反应在进行到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NOX可以消除氮氧化物的污染．例如：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-867kJ/mol2NO2（g）?N2O4（g）△H2=-56.9kJ/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．如图2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______．③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10，则HCOONa的水解常数Kh=______④Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为______向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液PH______（填“增大”“减小”或“不变”）．Na2S溶液长期放置有硫析出，原因是______（用离子方程式表示）

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Answer 1

（1）①由图1可知，温度T₁先到达平衡，故温度T₁＞T₂，温度越高平衡时，二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，
故答案为：放热；
②由图可知，T₂温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，故v（CO₂）=

0.1mol/L

2S

=0.05mol/（L?s），速率之比等于化学计量数之比，故v（N₂）=

1

2

v（CO₂）=

1

2

×0.05mol/（L?s）=0.025mol/（L?s），
故答案为：0.025mol/（L?s）；
③a、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t₁时刻V_正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故a错误；
b、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故b正确；
c、t₁时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t₁时刻未到达平衡状态，故c错误；
d、NO的质量分数为定值，t₁时刻处于平衡状态，故d正确，
故答案为：bd；
（2）①已知：Ⅰ、CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol，
Ⅱ、2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol，
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）=-810.1kJ/mol，
即CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810.1kJ/mol；
②由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应式为CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH，
故答案为：CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH；
③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10，溶液中存在HCOO-水解HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故K_h=

10?4×10?4

0.1?10?4

=10^-7，则HCOOH的电离常数Ka=

Kw

Kh

=

10?14

10?7

=10^-7，
故答案为：10^-7；
④硫化钠电离出的离子有钠离子和硫离子，理论上钠离子浓度是硫离子的2倍，故c（Na⁺）＞c（S^2-），但少量的硫离子水解，第一步水解强于第二步，两步水解均生成氢氧根，故c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-），溶液显碱性，故氢离子浓度最小，加硫酸铜后，溶液由碱性硫化钠溶液变为中性硫酸钠溶液，故pH 减小，
硫离子有很强还原性，很容易被空气氧化，反应方程式为：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-，
故答案为：c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；减小；2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-．