Question

2012年始，雾霾天气无数次肆虐家乡邯郸。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。（1）汽车尾气

2012年始，雾霾天气无数次肆虐家乡邯郸。其中，燃煤和汽车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) 2CO 2 (g)+ N 2 (g)。△H＜0①该反应平衡常数表达式 ②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t 1 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。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH 4 催化还原NO X 可以消除氮氧化物的污染。已知：Ⅰ CH 4 (g)+2NO 2 (g)＝N 2 (g)＋CO 2 (g)+2H 2 O(g)　△H＝－867 kJ/mol Ⅱ 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) △H＝－56.9 kJ/mol Ⅲ H 2 O(g) ＝ H 2 O(l) ΔH ＝ －44.0 kJ／mol写出CH 4 催化还原N 2 O 4 (g)生成N 2 和H 2 O(l)的热化学方程式： 。（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）.①甲烷燃料电池的负极反应式： 。②电解后溶液的pH= (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)③阳极产生气体的体积在标准状况下是 L

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Answer 1

（1）①[CO 2 ] 2 [ N 2 ]/[ NO] 2 [CO] 2 ② bd  （2）CH 4 (g)+N 2 O 4 (g) =N 2 (g) +2H 2 O(g) + CO 2 (g) △H= —898.1kJ/mol （3）①CH 4 —8e — + 2H 2 O =CO 2 + 8H +    ②14 ③ 1.68L

试题分析：（1）①根据化学平衡常数的书写规律：生成物平衡浓度系数次幂的积比反应物平衡浓度系数次幂的积，写出[CO 2 ] 2 [ N 2 ]/[ NO] 2 [CO] 2 ；②a、可逆反应达平衡后正、逆速率相等且不再变化，由图像知，t 1 时刻V 正 最大，随反应进行速率发生变化，未到达平衡，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，平衡常数不变，图象与实际符合，正确；c、t 1 时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t 1 时刻未到达平衡状态，错误；d、随着反应的进行NO的质量分数逐渐减小，t 1 时刻NO的质量分数不变，处于平衡状态，正确；答案bd； （2）已知：Ⅰ CH 4 (g)+2NO 2 (g)＝N 2 (g)＋CO 2 (g)+2H 2 O(g)　△H＝－867 kJ/mol Ⅱ 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g)  △H＝－56.9 kJ/mol Ⅲ H 2 O(g) ＝ H 2 O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol，根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ+Ⅲ×2得CH 4 (g)+N 2 O 4 (g) =N 2 (g) +2H 2 O(g) + CO 2 (g) △H= —898.1kJ/mol； （3）①甲烷燃料电池中甲烷在负极发生氧化反应酸性条件下生成CO 2 - 和H 2 O，负极电极反应式为CH 4 —8e — + 2H 2 O =CO 2 + 8H + ，②根据题意知，n(NaCl)=0.1mol该电解过程为先电解饱和食盐水，后电解水，根据电解方程式2Cl - + 2H 2 O  H 2 ↑ + Cl 2 ↑ + 2OH - ，代入数据计算得n(OH - )=0.1mol，浓度为1mol/L，电解后溶液的pH=14；③n(NaCl)=0.1mol，电解产生氯气的物质的量为0.05mol，根据题意该电解过程为先电解饱和食盐水，后电解水，电极反应式为2H + + 2e - =H 2 ↑  2Cl - - 2e - =Cl 2 ↑ 4OH - - 4e - =O 2 ↑ + 2H 2 O，阴极产生的氢气的物质的量为0.1mol，根据电子守恒可得：2n（H 2 ）=2n（Cl - ）+4n（O 2 ）代入数据计算得n（O 2 ）=0.025mol,阳极共产生气体0.075mol,体积为1.68L。