Question

Ⅰ．2007年諾貝爾化學獎授予善于做“表面文章”的德國科學家格哈德?埃特爾一，以表彰他在表面化學研究領域作出的開拓性貢獻．他的成就之一是證實了氣體在固體催化劑表面進行的反應過程，開創了表面化學的方法論．
（1）某校化學研究性學習小組的同學在技術人員的指導下，按下列流程探究不同催化劑對NH₃還原NO反應的催化性能．

若控制其他實驗條件均相同，在催化反應器中裝載不同的催化劑，將經催化反應后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同）．為比較不同催化劑的催化性能，需要測量并記錄的數據是

 

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（2）為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置．凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機理如下圖所示．

在汽車的排氣管上安裝“催化轉化器”（用鉑、鈀合金作催化劑），它的作用是使CO、NO反應生成可參與大氣生態環境循環的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒．
①寫出上述變化中的總化學反應方程式：

 

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②用CH₄催化還原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂
若1molCH₄還原NO₂至N₂，整個過程中放出的熱量為867kJ，則△H₂=

 

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（3）①有人認為：該研究可以使氨的合成反應，在鐵催化劑表面進行時的效率大大提高，從而使原料的轉化率大大提高．請你應用化學基本理論對此觀點進行評價：

 

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②氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨氣的反應過程可表示如下圖所示，正確的順序為

 

A．①②③④⑤B．②①③④⑤C．④⑤③②①D．⑤④③②①
Ⅱ．A、B、C、D、E五種物質含有同一元素X，在一定條件下它們有如下轉化關系，若A、B、C、D為氣體且其中有一種為有色氣體，E為液體，回答下列問題．

（1）B中只含兩種元素，且兩種元素的序數相差6，當B和E在空氣中相遇時能形成大量的白煙，則D的分子式為

 

（2）當小心加熱B與E化合時生成的物質F時，可得到一種與CO₂具有相同原子數目和電子數目的氣體G和另一種無色無味的液體H，寫出相應的化學方程式

 

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Answer 1

分析：Ⅰ、（1）、催化劑不同催化效果不同，可將經催化反應后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同），測量并記錄的溶液顯色的時間；
（2）、①、CO、NO和氧氣反應生成了CO₂和N₂，反應的化學反應方程式：2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂
②、寫出CH₄還原NO₂至N₂的熱化學方程式，然后結合CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1反應，求算出△H₂；
（3）、①、催化劑只能加快反應速度，不能改變化學平衡；
②、在催化劑表面合成氨反應過程的順序為氮氣分子和氫氣分子向催化劑表面靠近，吸附在催化劑的表面，在催化劑的作用下分解成氫原子和氮原子，重新結合成氨分子，再離開催化劑表面；
Ⅱ、（1）、B和E在空氣中相遇時能形成大量的白煙，氣體氨氣的性質，故B是氨氣，從而推出C是一氧化氮、D是二氧化氮、E是硝酸；
（2）、B與E化合時生成NH₄NO₃，根據信息寫出反應：NH₄NO₃

△   .

N₂O+2H₂O．

解答：I（1）溶液顯色的時間不同，說明催化劑的催化效果不同；
故答案為：溶液顯色所需要的時間；溶液顯色所需要的時間．
（2）①根據圖示，CO、NO和氧氣反應生成了CO₂和N₂，反應的化學方程式為：2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂；
故答案為：2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂；
②1molCH₄還原NO₂至N₂，熱化學方程式是：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₃=-867kJ?mol^-1；結合熱化學方程式CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=-574kJ?mol^-1，可以得出：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂=-1160 kJ?mol^-1；
故答案為：-1160 kJ?mol^-1；
（3）①該研究只能提高化學反應速率，不能使化學平衡發生移動
圖①表示出新分子與催化劑分離，應為變化過程的最后環節；
圖②中形成了氨氣分子，應為原子重新組合成新分子的過程；
圖③所示為附在催化劑表面的原子，此圖應該是變化中分解成原子的一個過程；
圖④中分子仍然為原反應物的分子，和圖⑤相比較，可判斷是反應物與催化劑相結合的一個過程；
圖⑤中的分子仍為氮氣分子和氫氣分子，且反應物分子還沒接觸到催化劑，此圖應表示反應最初的過程；
正確的順序為：⑤④③②①；
故選D；
II、（1）B中只含兩種元素，且兩種元素的序數相差6，當B和E在空氣中相遇時能形成大量的白煙，可知道B是氨氣，E為硝酸、C是一氧化氮、D是二氧化氮；
故答案為：NO₂；
（2）B是氨氣，E是硝酸，反應生成F硝酸銨，硝酸銨加熱分解生成了與CO₂具有相同原子數目和電子數目的氣體G和另一種無色無味的液體，無色液體是水，G為N₂O，反應方程式是：HNH₄NO3

△   .

N₂O+2H₂O；
故答案為：HNH₄NO3

△   .

N₂O+2H₂O．

點評：本題考查了如何正確書寫化學方程式方面的內容，正確解讀題目給出的信息是解決信息性題目的關鍵，要善于從信息中捕捉最有效的信息用來處理問題．