Question

為了防止或減少機動車尾氣和燃煤產生的煙氣對空氣的污染，人們采取了很多措施。
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g) △H＜0，
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時刻達到平衡狀態的是        （填代號）。
（下圖中υ_正、K、n、w分別表示正反應速率、平衡常數、物質的量、質量分數）

（2）機動車尾氣和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      ①
2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝－56.9 kJ/mol       ②
H₂O(g) ＝ H₂O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol       ③
寫出CH₄催化還原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的熱化學方程式：                 。
（3）用NH₃催化還原NO_X也可以消除氮氧化物的污染。如圖，采用NH₃作還原劑，煙氣以一定的流速通過催化劑，通過測量逸出氣體中氮氧化物含量，從而可確定煙氣脫氮率，反應原理為：NO(g) +NO₂(g)+2NH₃(g)2N₂(g) + 3H₂O(g)。

①該反應的△H     0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②對于氣體反應，用某組分(B)的平衡壓強(p_B)代替物質的量濃度(c_B)也可以表示平衡常數（記作K_P），
則上述反應的K_P＝                       。
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理見圖，石墨I為電池的       極。  該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，其電極反應為            。

（5）硝酸工業尾氣中氮氧化物（NO和NO₂）可用尿素〔CO(NH₂)₂〕溶液除去。反應生成對大氣無污染的氣體。1 mol尿素能吸收工業尾氣中氮氧化物（假設NO、NO₂體積比為1︰1）的質量為          g。

Answer 1

（1）B D      （各1分，共2分，選錯不得分）
（2）CH₄(g)＋N₂O₄(g)=N₂(g)＋2H₂O(l)＋CO₂(g)  △H=" —898.1kJ/mol" （2分）
（3）①<（2分）  ②P(N₂)²P(H₂O)³/P(NO)P(NO₂)P(NH₃)²（2分）
（4）負 （2分）  NO₂＋NO₃^－ －e^－ ＝N₂O₅ （2分）
（5）76g（2分）

試題分析：（1）可逆反應達化學平衡狀態時正逆反應速率不再變化，所以A錯誤；該物質的濃度在化學平衡時保持不變，所以K不再變化，B正確；對于恒容容器而言，各物質的物質的量不再改變，所以C錯誤；平衡時NO的質量分數不再改變，正確，所以答案選BD；
（2）根據蓋斯定律，目標方程式=①-②+③×2，所以CH₄催化還原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的熱化學方程式為CH₄(g)＋N₂O₄(g)=N₂(g)＋2H₂O(l)＋CO₂(g)  △H= —898.1kJ/mol；
（3）據圖可知，當反應達平衡后繼續升溫，脫氮率降低，說明升溫，平衡逆向移動，所以正向是放熱反應，△H<0；根據平衡常數的表達式，用平衡壓強表示的平衡常數為K_P＝P(N₂)²P(H₂O)³/P(NO)P(NO₂)P(NH₃)²
（4）在該反應中，二氧化氮中氮元素化合價升高，發生氧化反應，負極發生氧化反應，所以石墨I為電池的的負極，該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，則Y是N₂O₅，電極反應式為NO₂＋NO₃^－ －e^－ ＝N₂O₅；
（5）NO和NO₂與尿素〔CO(NH₂)₂〕反應生成無污染物質是氮氣、二氧化碳、水，化學方程式為
NO+NO₂+CO(NH₂)₂=2N₂＋2H₂O＋CO₂，所以1 mol尿素能吸收NO和NO₂的物質的量是1mol，其質量為76g。