雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响．燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一．（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO催化剂加热

Question

雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响．燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO

催化剂

加热

2CO₂（g）+N₂（g）△H<O
①反应的速率时间罔像如图1所示．若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，其速率时间图象如图2所示．以下说法正确的是___（填对应字母）．

A．a₁>a₂，B．b₁<b₂    C．t₁>t₂
D．图2中阴影部分面积更大
E．图1中阴影部分面积更大
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是___（填代号）

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
已知：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=-44.0kJ/mol
写出CH₄催化还原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的热化学方程式：___．
（3）CH₄和H₂O（g） 在催化剂表面发生反应CH₄+H₂O⇌CO+3H₂，该反应在不同温度下的化学平衡常数如表：

温度/℃	800	1000	1200	1400
平衡常数	0.45	1.92	276.5	1771.5

①该反应是___反应（填“吸热”或“放热”）．
②T℃时，向1L密闭容器中投人l mol CH₄和l mol H2O（g），平衡时c（CH₄）=0.5mol/L，该温度下反应CH₄+H₂O⇌CO+3H₂的平衡常数K=___．
（4）甲烷燃料电池可以提升能量利用率．如图是利用甲烷燃料电池电解100ml1mol/L食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）．

①甲烷燃料电池的负极反应式：___
②电解后溶液的pH=___（忽略氯气与氢氧化钠溶液反应）
③阳极产生气体的体积在标准状况下是___L．

Answer 1

（1）①加入催化剂，正逆反应速率都增大，达到平衡所用时间较少，但平衡不移动，则图象阴影部分面积不变，故答案为：BC；
②A．到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t₁时刻V_正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故A错误；
B．该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故B正确；
C．t₁时刻后二氧化碳、CO的物质的量发生变化，t₁时刻未到达平衡状态，故C错误；
D．NO的质量分数为定值，t₁时刻处于平衡状态，故D正确，
故答案为：BD；
（2）已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol①
2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol③
根据盖斯定律，①-②+④×2可得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）+2（-44.0）kJ/mol=-898.1kJ/mol 即CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
（3）①温度升高，平衡常数增大即平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
②T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH₄和1mol H₂O（g），平衡时c（CH₄）=0.5mol•L^-1，该温度K=(c(CO)c3(H2))/(c(CH4)c(H2O))=(0.5×1．53)/(0.5×0.5)=6.75，
故答案为：6.75；
（4）①、原电池负极发生氧化反应，甲烷在负极通入，酸性条件下，发生氧化反应生成CO₂、H⁺，负极电极反应式为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，
故答案为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺；
②100mL 1mol/L食盐水中含有氯化钠0.1mol，根据反应方程式2NaCl+2H₂O(通电.)/()2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，电解0.1molNaCl生成0.1mol氢氧化钠和0.05mol氢气，同时生成0.05mol氯气；继续电解实质为电解水，标况下2.24L氢气的物质的量为0.1mol，电解水生成0.05mol氢气会生成0.025mol氧气，及电解过程中阳极总共生成0.075mol气体，
电解生成标况下2.24L氢气时，NaCl完全电解，生成0.1molNaOH，溶液体积为0.1L，则c（OH^-）=1mol/L，c（H⁺）=10^-14，所以PH=14，
故答案为：14；
③根据②的分析可知，电解过程中阳极生成了0.05mol氯气和0.025mol氧气，总共生成0.075mol气体，标准状况下阳极生成气体的体积为：22.4L/mol×0.075mol=1.68L，
故答案为：1.68．