题目

题型：不详难度：来源：

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)2CO₂(g)+ N₂(g)。△H＜0
①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。
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：Ⅰ CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　△H＝－867 kJ/mol
Ⅱ 2NO₂(g)N₂O₄(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
Ⅲ 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）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

答案

（1）①[CO₂]²[ N₂]/[ NO]²[CO]²② bd 
（2）CH₄(g)+N₂O₄(g) =N₂(g) +2H₂O(g) + CO₂(g) △H= —898.1kJ/mol
（3）①CH₄ —8e^— + 2H₂O =CO₂ + 8H⁺   ②14 ③ 1.68L

解析

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[CO₂]²[ N₂]/[ 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，t₁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、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，错误；d、随着反应的进行NO的质量分数逐渐减小，t₁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 CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　△H＝－867 kJ/mol Ⅱ 2NO₂(g)N₂O₄(g)  △H＝－56.9 kJ/mol Ⅲ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol，根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ+Ⅲ×2得CH₄(g)+N₂O₄(g) =N₂(g) +2H₂O(g) + CO₂(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CO₂^-和H₂O，负极电极反应式为CH₄ —8e^— + 2H₂O =CO₂ + 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^- + 2H₂O  H₂↑ + Cl₂↑ + 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^-=H₂↑  2Cl^- - 2e^-=Cl₂↑ 4OH^- - 4e^-=O₂↑ + 2H₂O，阴极产生的氢气的物质的量为0.1mol，根据电子守恒可得：2n（H₂）=2n（Cl^-）+4n（O₂）代入数据计算得n（O₂）=0.025mol,阳极共产生气体0.075mol,体积为1.68L。