Question

2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。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：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

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

 

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】

试题分析：

（1）①根据平衡常数公式：

②体系为绝热、恒容，说明与外界没有能量的交换。随着反应的进行，体系的热量会升高。

b、随反应进行温度升高，平衡向左移动，K值降低。

d、当NO的质量分数不变时，说明达到平衡。

（2）根据盖斯定律：CH₄(g)+N₂O₄(g) ==N₂(g) +2H₂O(g) + CO₂(g) △H= —898.1kJ/mol

（3）①CH₄在负极是失电子变为CO₂。 所以，CH₄ —8e^— + 2H₂O =CO₂ + 8H⁺

②第一阶段先电解HCl，后电解水。先是0.1molCl-放电，生成Cl₂,而生成的H₂有0.1mol,即有0.2mol的H⁺产生，则有后0.1mol的H⁺放电时是由水电离出氢氧根，刚好有0.1molOH^-生成，即氢阳根浓度为1mol/L，故PH为14。

③阳极反应：Cl^- - 2e^-  = Cl₂

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

总共转移0.2mol电子，生成0.05molCl₂和0.025molO₂，总体积为1.68L。

考点：本题考查了化学平衡常数书写，热化学反应方程式书写，电极反应方程式书写，电极反应计算等知识，整体难度不大。