Question

【题目】2016年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

I．汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，正反应为放热反应。

（1）下列说法正确的是_______________。

A．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中一定不再含有NO或CO

B．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂

C．升高温度可使该反应的正反应速率增大、逆反应速率减小

D．单位时间内消耗NO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡

（2）已知增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在线面实验设计表中，请在下表中的横线上填出合理数据：

实验编号	t（℃）	NO初始浓度（10-3mol·L－1）	CO初始浓度（10-3mol·L－1）	催化剂的比表面积（m2·g）
①	280	1.20	5.80	82
②	______	1.20	______	124
③	350	______	______	82

实验①中，NO的物质的量浓度（c）随时间（t）的变化如下图所示。请在给出的坐标图中画出实验②、③中NO的物质的量浓度（c）随时间（t）的变化的曲线______，并标明各曲线的实验编号。

在280℃下，0～2 s内的平均反应速率v(N2) = ________________________。

II．直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

（3）煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原氮氧化物（NOx）可以转化成无毒害的空气组分，从而消除氮氧化物的污染。请写出CH4催化还原NO2的化学方程式：_______________________________________________________。

（4）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。右上图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂a表面发生_______反应（填“氧化”或“还原”），总反应的化学方程式为________________________。

Answer 1

【答案】 BD 280 5.80 1.20 5.80 0.0002 mol·(L·s) －1 CH4 ＋2NO2 == N2＋CO2＋2H2O 氧化 2CO2 ＋2H2O==2HCOOH＋O2

【解析】I．（1）A、该反应为可逆反应，不能完全转化，排出的气体中一定含有NO或CO，选项A错误；B、研制高效催化剂可提高反应速率，解决反应极慢的问题，有利于尾气的转化，选项B正确；C、升高温度可使该反应的正逆反应速率都增大，选项C错误；D、单位时间内消耗NO和CO2的物质的量相等时，证明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，选项D正确。答案选BD；（2）因①、②比表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响；①、③比表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响；故答案为：280，5.80； 1.20，5.80；因①、②温度相同，催化剂对平衡移动无影响，则平衡不移动，但②的速率大，则②先达到化学平衡，①、②达平衡时NO的浓度相同；而③的温度高，则反应速率最大且平衡向逆方向移动，即达到化学平衡时c（NO）增大，故答案为：；在280℃下，0～2 s内的平均反应速率v(N2) = v(NO)= =2.0×10-4mol/(Ls)；

II．（3）CH4催化还原NO2生成氮气、二氧化碳和水，其反应的化学方程式为：CH4 ＋2NO2= N2＋CO2＋2H2O；（4）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。右上图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂a表面发生氧化反应，总反应的化学方程式为：2CO2 ＋2H2O==2HCOOH＋O2。