Question

【題目】2007年諾貝爾化學(xué)獎授予德國科學(xué)家格哈德·埃特爾，以表彰他在表面化學(xué)研究領(lǐng)域作出的開拓性貢獻。

（1）某�；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，按下列流程探究不同催化劑對NH3還原NO反應(yīng)的催化性能。

若控制其他實驗條件均相同，在催化反應(yīng)器中裝載不同的催化劑，將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同）。為比較不同催化劑的催化性能，需要測量并記錄的數(shù)據(jù)是___。

（2）在汽車的排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”(用鉑、鈀合金作催化劑)，它的作用是使CO、NO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒。

①寫出CO與NO反應(yīng)的化學(xué)方程式：___，該反應(yīng)作氧化劑的物質(zhì)是__。

②用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)+2H2O(g)；ΔH1＝－574kJ·mol－1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)；ΔH2

若1molCH4還原NO2至N2，整個過程中放出的熱量為867kJ，則ΔH2=___。

（3）有人認為：該研究可以使氨的合成反應(yīng)，在鐵催化劑表面進行時的效率大大提高，從而使原料的轉(zhuǎn)化率大大提高。請你應(yīng)用化學(xué)基本理論對此觀點進行評價：___。

Answer 1

【答案】溶液顯色所需要的時間 2CO+2NON2+2CO2 NO -1160kJ·mol－1 該研究只能提高化學(xué)反應(yīng)速率，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動

【解析】

(1)催化劑不同催化效果不同，可將經(jīng)催化反應(yīng)后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液(溶液的體積、濃度均相同)，測量并記錄的溶液顯色的時間；
(2)①CO、NO反應(yīng)生成了CO2和N2，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后判斷氧化劑；
②寫出CH4還原NO2至N2的熱化學(xué)方程式，然后結(jié)合CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H1=-574kJmol-1反應(yīng)，求算出△H2；
(3)催化劑只能加快反應(yīng)速度，不能改變化學(xué)平衡。

(1)溶液顯色的時間不同，說明催化劑的催化效果不同，需要測量并記錄溶液顯色所需要的時間；
(2)①CO和NO反應(yīng)生成了CO2和N2，根據(jù)化合價變化配平該反應(yīng)方程式為：2CO+2NO N2+2CO2，該反應(yīng)中一氧化氮被還原生成氮氣，NO為氧化劑；
②1molCH4還原NO2至N2，熱化學(xué)方程式是：CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H3=-867kJmol-1；結(jié)合熱化學(xué)方程式CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H1=-574kJmol-1，可以得出：CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H2=-1160 kJmol-1；
故答案為：-1160 kJmol-1；
(3)催化劑只能加快反應(yīng)速度，不能改變化學(xué)平衡，所以該研究只能提高化學(xué)反應(yīng)速率，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動。