Question

【题目】2015年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．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO （g） 2CO2 （g）+N2 （g）在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图1所示．

据此判断：
①该反应的平衡常数表达式为 ．
②该反应的△H0（选填“＞”、“＜”）．
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S1＞S2 ， 在右图中画出c（CO2）在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线．
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJmol﹣1
2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJmol﹣1
写出CH4催化还原N2O4（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（g）的热化学方程式 ．
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的．图2是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图．写出上述光电转化过程的化学反应方程式 ． 催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是（填a→b或b→a）．

Answer 1

【答案】
（1）K= ；＜
（2）CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣810.1kJ/mol；2CO2+2H2O 2HCOOH+O2；a→b
【解析】解：（1）①2NO（g）+2CO（g） 2CO2 （g）+N2 （g）的平衡常数表达式为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值，即：K= ，所以答案是：K= ；
②由图示可知，温度T1先到达平衡，故温度T1＞T2 ， 温度越高平衡时，二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即：△H＜0，
所以答案是：＜；
③接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2 ， S2条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T1到达平衡时相同，故c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为 ，所以答案是： ；
（2.）①已知：ⅠCH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=﹣867kJ/mol
Ⅱ2NO2（g）N2O4（g）△H2=﹣56.9kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ﹣Ⅱ得：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），故△H=﹣867kJ/mol﹣（﹣56.9kJ/mol）=﹣810.1kJ/mol，
即：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣810.1kJ/mol，
所以答案是：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣810.1kJ/mol．
②体系中进入的物质为：CO2和H2O，则反应物为：CO2和H2O，得到的物质为：HCOOH和O2 ， 生成物为：HCOOH和O2 ， 利用氧化还原方程式的配平写出化学方程式为：2CO2+2H2O 2HCOOH+O2；体系中氢离子从 a→b，则电流的方向为：b→a，电子的流向为：a→b，所以答案是：2CO2+2H2O 2HCOOH+O2；a→b．
【考点精析】通过灵活运用化学平衡状态本质及特征，掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）即可以解答此题．