Question

【題目】目前“低碳減排”備受關注，的產生及有效開發利用成為科學家研究的重要課題。

(1)汽車尾氣凈化的主要原理為。在密閉容器中發生該反應時，隨溫度、催化劑表面積和時間的變化曲線如圖1示。據此判斷：

①該反應的______填“”或“”。

②在溫度下，內的平均反應速率______。

③當固體催化劑的質量一定時，增大其表面積可增大化學反應速率。若催化劑的表面積，在答題卡相應圖中畫出在、條件下達到平衡過程中的變化曲線_____。

④若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖如圖2正確且能說明反應在進行到時刻達到平衡狀態的是______填代號。

(2)直接排放煤燃燒產生的煙氣會引起嚴重的環境問題。

①煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物，用催化還原可以消除氮氧化物的污染。

例如：

寫出催化還原生成、和的熱化學方程式：______。

②將燃煤產生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的。如圖3通過人工光合作用，以和為原料制備HCOOH和的原理示意圖。催化劑b表面發生的電極反應為______

③常溫下的HCOONa溶液pH為10，則HCOOH的電離常數______填寫最終計算結果。

Answer 1

【答案】< 0.025 bd

【解析】

（1）①根據“先拐先平”可知T1>T2，再根據溫度越高CO2的濃度越低可知，溫度升高平衡向逆反應方向移動，則該反應的逆反應吸熱，正反應放熱，ΔH<0；

②直接根據化學反應速率公式計算，但先要根據化學計量數算出2s時N2的物質的量濃度為0.05mol/L；

③催化劑表面積變小則反應速率減小，但不影響平衡，因此，變化曲線會比原曲線平緩，到達平衡的時間增大，但是平衡時的濃度相同；

④a只是顯示了正反應的速率，只有正、逆反應速率相等才說明達到了平衡狀態；b中平衡常數會隨溫度變化而變化，當平衡常數不再發生改變，則說明反應達到平衡狀態，正確；c中兩者的物質的量雖然相等了，但還處于變化當中，只有物質的量不再改變才能說明達到了平衡狀態；d正確，某物質的質量分數不再發生改變，反應就達到平衡狀態；

（2）①根據蓋斯定律，用上一個反應減下一個反應即可，焓變同減；

②該裝置沒有外接電源，屬于原電池裝置。則質子會向正極移動，因此催化劑b極為正極，發生得電子反應；制備的總反應式為2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，則得電子的物質為CO2，因此，正極的電極反應式為CO2+2H++2e-=HCOOH；

③根據常溫下的HCOONa溶液pH為10計算甲酸根離子水解常數，然后根據水解常數和電離常數之間關系計算。

（1）①由圖1可知，溫度先到達平衡，故溫度，溫度越高，平衡時二氧化碳的濃度越低，說明升高溫度平衡向逆反應移動，故正反應為放熱反應，故答案為：；

②由圖可知，溫度時2s到達平衡，平衡時二氧化碳的濃度變化量為，故，根據化學反應的反應速率之比等于化學計量數之比，故，故答案為：；

③接觸面積越大反應速率越快，達到平衡的時間越短，催化劑的表面積，條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度到達平衡時相同，故在、條件下達到平衡過程中的變化曲線為：，故答案為：；

④a．到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，時刻v正最大，之后隨反應進行速率發生變化，未到達平衡，故a錯誤；

b．該反應正反應為放熱反應，隨反應進行溫度升高，化學平衡常數減小，到達平衡后，溫度為定值，達到最大，平衡常數不變，圖象與實際符合，故b正確；

c．t1時刻后、NO的物質的量發生變化，所以時刻未到達平衡狀態，故c錯誤；

d．t1時刻NO的質量分數不變，處于平衡狀態，故d正確；

故答案為：bd；

（2）①CH4還原生成、和的方程式為，所以將已知兩方程式相減有；反應的熱化學方程式為，故答案為：；

②酸性條件下，，即得電子發生還原反應，根據守恒規律寫出電極反應式為，故答案為：；

③的HCOONa溶液pH為10，則的水解生成，水解，再根據，故答案為：。