Question

【題目】最近幾年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．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g） 2CO2（g）+N2（g），在密閉容器中發生該反應時，c（CO2）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線，如1圖所示．據此判斷：

①該反應的△H0（選填“＞”、“＜”）．
②當固體催化劑的質量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率．若催化劑的表面積S1＞S2 ， 在圖中畫出c（CO2）在T2、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線 ．
③研究表明在紫外線照射下，由于TiO2的催化作用，空氣中的某些物質會產生OH自由基，如圖2所示，OH與NO2反應為NO2+OH=HNO3 ， 寫出NO與OH反應的化學方程式
（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CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染．
例如：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol
2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJ/mol
H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJ/mol
寫出CH4（g）催化還原N2O4（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的熱化學方程式： ．
②將煤燃燒產生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的．NH3與CO2在120℃，催化劑作用下反應生成尿素：CO2（g）+2NH3（g）（NH2）2CO（s）+H2O（g）．現將物質的量為1：1的NH3與CO2混合在密閉固體容器中反應，平衡后，NH3的體積分數為20%，則NH3的平衡轉化率為 ．
③25℃時，將amolL﹣1的氨水與b molL﹣1鹽酸等體積混合，反應后溶液恰好顯中性，用a、b表示NH3H2O的電離平衡常數為 ．

Answer 1

【答案】
（1）＜；；NO+3OH═HNO3+H2O
（2）CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；75%；
【解析】解：（1）①由圖可知，溫度T1先到達平衡，故溫度T1＞T2 ， 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，即△H＜0，所以答案是：＜；②若催化劑的表面積S1＞S2 ， 由增大其表面積可提高化學反應速率，故T2、S2條件下到達平衡時間比T2、S1的時間更長，但不影響化學平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度不變，在圖中畫出c（CO2）在T2、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線為： ；
所以答案是： ；③由圖象可知NO、NO2均被OH氧化為HNO3，由原子守恒，NO+3OH═HNO3+H2O；所以答案是：NO+3OH═HNO3+H2O；（2）①已知：①CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol
②2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44kJ/mol
根據蓋斯定律：①﹣②+③×2可得：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；
所以答案是：CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣898.1kJ/mol；②NH3與CO2物質的量為1：1，設起始量均為1 mol，NH3的平衡轉化率為x，根據三段式：

	CO2（g）+	2NH3（g）		（NH2）2CO（s）+	H2O（g）
起始量（mol）：	1	1		0	0
轉化量（mol）：	0.5x	x		0.5x	0.5x
平衡量（mol）：	1﹣0.5x	1﹣x		0.5x	0.5x

NH3的體積分數為20%，則有 =20%，解得x=75%；
所以答案是：75%；③根據電荷守恒有c（NH4+）+c（H+）=c（Cl﹣）+c（OH﹣），由于溶液呈中性，則c（H+）=c（OH﹣）10﹣7mol/L，故c（NH4+）=c（Cl﹣）= ×bmolL﹣1=0.5bmolL﹣1 ， 故混合后溶液中c（NH3 ． H2O）= ×amolL﹣1﹣0.5bmolL﹣1=（0.5a﹣0.5b）mol/L，NH3H2O的電離常數Kb= = = ；
所以答案是： ．
【考點精析】掌握反應熱和焓變和化學平衡的計算是解答本題的根本，需要知道在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．