2013年初,霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。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(fā)生該反應時,c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線如圖所示。據(jù)此判斷:
①該反應的ΔH
<
<
0(填“>”或“<”)。
②在T2溫度下,0~2s內(nèi)的平均反應速率v(N2)=0.025mol?L-1?s-1
0.025mol?L-1?s-1
。
③當固體催化劑的質(zhì)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T1、S2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,圖示正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是 bd
bd
(填代號)。
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(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。
①煤燃燒產(chǎn)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)?ΔH1=-867kJ?mol-1
2NO2(g)?N2O4(g)?ΔH2=-56.9kJ?mol-1
寫出CH4(g)催化還原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的熱化學方程式:CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-810.1kJ/mol
CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-810.1kJ/mol
。
②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達到低碳排放的目的。如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b表面發(fā)生的電極反應式為 CO2+2H++2e-=HCOOH
CO2+2H++2e-=HCOOH
。
③常溫下,0.1mol?L-1的HCOONa溶液pH為10,則HCOOH的電離常數(shù)Ka=10-7
10-7
。