Question

【題目】為治理環境，減少霧霾，應采取措施減少二氧化硫、氮氧化物(NOx)等的排放量。

Ⅰ．處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

①CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1＝－574 kJ/mol

②CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2＝－586.7kJ/mol

（1）若用4.48LCH4還原NO生成N2，則放出的熱量為______kJ。（氣體體積已折算為標準狀況下）

Ⅱ．（2）NOx可用強堿溶液吸收產生硝酸鹽。在酸性條件下，FeSO4溶液能將NO3－還原為NO，NO能與多余的FeSO4溶液作用生成棕色物質，這是檢驗NO3－的特征反應。寫出該過程中產生NO的離子方程式： 。

（3）用電化學處理含NO3－的廢水，電解的原理如圖1所示。則電解時陰極的電極反應式為 ；當電路中轉移20 mol電子時，交換膜左側溶液質量減少________g。

圖1 圖2 圖3

Ⅲ．利用I2O5消除CO污染的反應為：5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)。不同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入4 molCO，測得CO2的體積分數(φ)隨時間(t)變化曲線如圖2所示。

（4）T1時，該反應的化學平衡常數的數值為 。

（5）下列說法不正確的是_______（填字母）。

A．容器內氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態

B．兩種溫度下，c點時體系中混合氣體的壓強相等

C．d點時，在原容器中充入一定量氦氣，CO的轉化率不變

D．b點和d點時化學平衡常數的大小關系：Kb＜Kd

Ⅳ．以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4通過反應CO2(g)+CH4(g)

CH3COOH(g) △H＜0直接轉化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖3所示。

（6）①250～300℃時，乙酸的生成速率減小的主要原因是 。

②工業生產中該反應的溫度常選擇250℃、不選擇400℃，從綜合經濟效益考慮，其原因是 。

Answer 1

【答案】（1）119.88

（2）3Fe2++NO3-+4H+＝3Fe3++NO↑+2H2O

（3）2NO3-+12H＋+10e-＝N2↑+6H2O； 180

（4）1024

（5）BD

（6）①250℃～300℃時，催化劑的催化效率降低②250℃時，催化劑的催化效果最好，提高溫度耗費較高的能量，并且低溫條件有利于平衡向著正反應方向移動

【解析】

試題分析：

（1）根據蓋斯定律可知②×2—①即可得到CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2＝—599.4kJ/mol。4.48LCH4的物質的量是0.2mol，所以還原NO生成N2放出的熱量為599.4kJ/mol×0.2mol＝119.88kJ。

（2）在酸性溶液中硝酸根氧化亞鐵離子的方程式為3Fe2++NO3-+4H+＝3Fe3++NO↑+2H2O。

（3）電解時陰極得到電子，發生還原反應，則根據示意圖可知硝酸根得到電子轉化為氮氣。由于存在質子交換膜，陽極氫氧根放電，水電離出的氫離子向陰極移動，所以陰極電極反應式為2NO3-+12H＋+10e-＝N2↑+6H2O；當電路中轉移20 mol電子時，根據電子得失守恒和2H2O+4e-=O2↑+4H+可知被電解的水是10mol，質量是180g，則交換膜左側溶液質量減少180g。

（4）根據圖像可知T1時，CO2的體積分數是0.8，則CO2是0.8×5mol＝4mol，CO是1mol，所以根據化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值可知該反應的化學平衡常數的數值為。

（5）A．密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中體積不被，但氣體的質量變化，所以容器內氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態，A正確；B．兩種溫度下，c點時體系中溫度不同，所以混合氣體的壓強不相等，B錯誤；C．d點時，在原容器中充入一定量氦氣，濃度不變，平衡不移動，所以CO的轉化率不變，C正確；D．T2曲線首先平衡，說明溫度是T2大于 T1。溫度高CO2的含量降低，說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，則平衡常數減小，所以b點和d點時化學平衡常數的大小關系：Kb＞Kd，D錯誤，答案選BD。

（6）①根據圖像可知250—300℃時，乙酸的生成速率減小的主要原因是250℃～300℃時，催化劑的催化效率降低。②由于250℃時，催化劑的催化效果最好，提高溫度耗費較高的能量，并且低溫條件有利于平衡向著正反應方向移動，所以工業生產中該反應的溫度常選擇250℃、不選擇400℃。