Question

2013年初，霧霾天氣多次肆虐天津、北京等地區(qū)。其中，燃煤和汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一。

（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)�！鱄＜0

①該反應平衡常數(shù)表達式                        

②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t₁時刻達到平衡狀態(tài)的是                （填代號）。

（2）直接排放煤燃燒產生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。

煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物，用CH₄催化還原NO_X可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)　 △H＝－867 kJ/mol

2NO₂(g)N₂O₄(g)   △H＝－56.9 kJ/mol

 H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH ＝ －44.0 kJ／mol

寫出CH₄催化還原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的熱化學方程式：                              。

（3）甲烷燃料電池可以提升能量利用率。下圖是利用甲烷燃料電池電解100mL1mol/L食鹽水,電解一段時間后，收集到標準狀況下的氫氣2.24L（設電解后溶液體積不變）.

①甲烷燃料電池的負極反應式：                                           。

②電解后溶液的pH=         (忽略氯氣與氫氧化鈉溶液反應)

③陽極產生氣體的體積在標準狀況下是        L

 

Answer 1

【答案】

（1）①略（2分） ② bd  （2分）

（2）CH₄(g)+N₂O₄(g) ==N₂(g) +2H₂O(g) + CO₂(g) △H= —898.1kJ/mol （3分）

（3）①CH₄ —8e^— + 2H₂O =CO₂ + 8H⁺   （2分）

②14 （2分）       ③ 1.68L（3分）

【解析】

試題分析：

（1）①根據(jù)平衡常數(shù)公式：

②體系為絕熱、恒容，說明與外界沒有能量的交換。隨著反應的進行，體系的熱量會升高。

b、隨反應進行溫度升高，平衡向左移動，K值降低。

d、當NO的質量分數(shù)不變時，說明達到平衡。

（2）根據(jù)蓋斯定律：CH₄(g)+N₂O₄(g) ==N₂(g) +2H₂O(g) + CO₂(g) △H= —898.1kJ/mol

（3）①CH₄在負極是失電子變?yōu)镃O₂。 所以，CH₄ —8e^— + 2H₂O =CO₂ + 8H⁺

②第一階段先電解HCl，后電解水。先是0.1molCl-放電，生成Cl₂,而生成的H₂有0.1mol,即有0.2mol的H⁺產生，則有后0.1mol的H⁺放電時是由水電離出氫氧根，剛好有0.1molOH^-生成，即氫陽根濃度為1mol/L，故PH為14。

③陽極反應：Cl^- - 2e^-  = Cl₂

                   4OH^-  - 4e^- = 2H₂O +O₂

總共轉移0.2mol電子，生成0.05molCl₂和0.025molO₂，總體積為1.68L。

考點：本題考查了化學平衡常數(shù)書寫，熱化學反應方程式書寫，電極反應方程式書寫，電極反應計算等知識，整體難度不大。