（2013•天津三模）2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区．其中，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（g）催化剂2CO2（g）+N2

Question

（2013•天津三模）2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区．其中，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（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）．△H＜0
①该反应平衡常数表达式

(c(N2)•c2(CO2))/(c2(NO)•c2(CO))

(c(N2)•c2(CO2))/(c2(NO)•c2(CO))

．
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）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100mL 1mol/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反应方程式2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）的化学平衡常数表达式为：K=(c(N2)•c2(CO2))/(c2(NO)•c2(CO))，
故答案为：(c(N2)•c2(CO2))/(c2(NO)•c2(CO))；
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，达到最高，平衡常数不变，故b正确；
c．t₁时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t₁时刻未到达平衡状态，故c错误；
d．t₁时刻NO的质量分数为定值，说明NO的浓度、百分含量不再变化，即t₁时刻已经达到平衡状态，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（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）+2（-44.0）kJ/mol=-898.1kJ/mol 即CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
（3）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(电解.)/()2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，电解0.1molNaCl生成0.1mol氢氧化钠和0.1mol氢气，同时生成0.1mol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0.1mol氢气会生成0.05mol氧气，及电解过程中阳极总共生成0.15mol气体，
电解生成标况下2.24L氢气时，生成氢氧化钠的物质的量为：0.1mol，此时溶液中氢氧根离子浓度为：(0.1mol)/(0.1L)=1mol/L，溶液中氢离子浓度为：c（H⁺）=(1×10−14)/(1)=10^-14mol/L，所以溶液的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0.1mol氯气和0.05mol氧气，总共生成0.15mol气体，标准状况下阳极生成气体的体积为：22.4L/mol×0.15mol=1.68L，
故答案为：1.68．