Question

【題目】2016年初，霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。

I．汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，正反應為放熱反應。

（1）下列說法正確的是_______________。

A．裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中一定不再含有NO或CO

B．提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑

C．升高溫度可使該反應的正反應速率增大、逆反應速率減小

D．單位時間內消耗NO和CO2的物質的量相等時，反應達到平衡

（2）已知增大催化劑的比表面積可提高化學反應速率。為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在線面實驗設計表中，請在下表中的橫線上填出合理數據：

實驗編號	t（℃）	NO初始濃度（10-3mol·L－1）	CO初始濃度（10-3mol·L－1）	催化劑的比表面積（m2·g）
①	280	1.20	5.80	82
②	______	1.20	______	124
③	350	______	______	82

實驗①中，NO的物質的量濃度（c）隨時間（t）的變化如下圖所示。請在給出的坐標圖中畫出實驗②、③中NO的物質的量濃度（c）隨時間（t）的變化的曲線______，并標明各曲線的實驗編號。

在280℃下，0～2 s內的平均反應速率v(N2) = ________________________。

II．直接排放煤燃燒產生的煙氣會引起嚴重的環境問題。

（3）煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原氮氧化物（NOx）可以轉化成無毒害的空氣組分，從而消除氮氧化物的污染。請寫出CH4催化還原NO2的化學方程式：_______________________________________________________。

（4）將燃煤產生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的。右上圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。催化劑a表面發生_______反應（填“氧化”或“還原”），總反應的化學方程式為________________________。

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、該反應為可逆反應，不能完全轉化，排出的氣體中一定含有NO或CO，選項A錯誤；B、研制高效催化劑可提高反應速率，解決反應極慢的問題，有利于尾氣的轉化，選項B正確；C、升高溫度可使該反應的正逆反應速率都增大，選項C錯誤；D、單位時間內消耗NO和CO2的物質的量相等時，證明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，選項D正確。答案選BD；（2）因①、②比表面積不同，則應控制溫度相同，所有濃度應控制相同來驗證催化劑比表面積對速率的影響；①、③比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應控制相同來驗證反應溫度對速率的影響；故答案為：280，5.80； 1.20，5.80；因①、②溫度相同，催化劑對平衡移動無影響，則平衡不移動，但②的速率大，則②先達到化學平衡，①、②達平衡時NO的濃度相同；而③的溫度高，則反應速率最大且平衡向逆方向移動，即達到化學平衡時c（NO）增大，故答案為：；在280℃下，0～2 s內的平均反應速率v(N2) = v(NO)= =2.0×10-4mol/(Ls)；

II．（3）CH4催化還原NO2生成氮氣、二氧化碳和水，其反應的化學方程式為：CH4 ＋2NO2= N2＋CO2＋2H2O；（4）將燃煤產生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的。右上圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。催化劑a表面發生氧化反應，總反應的化學方程式為：2CO2 ＋2H2O==2HCOOH＋O2。