Question

【題目】Ⅰ.(1)在一定條件下，CH4可與NOx反應除去NOx，已知下列熱化學方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890.3kJ·mol－1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝＋67.0kJ·mol－1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝－41.0kJ·mol－1

則CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) △H＝_________kJ·mol－1；

(2)哈伯因證實N2、H2在固體催化劑(Fe)表面吸附和解吸以合成氨的過程而獲諾貝爾獎。若用分別表示N2、H2、NH3和固體催化劑，則在固體催化劑表面合成氨的過程可用下圖表示：

①吸附后，能量狀態最低的是 (填字母序號)。

②由上述原理，在鐵表面進行NH3的分解實驗，發現分解速率與濃度關系如圖。

從吸附和解吸過程分析，c0前速率增加的原因可能是 ；c0后速率降低的原因可能是 。

Ⅱ．用石墨作電極電解下列溶液：

①稀H2SO4②K2SO4溶液 ③NaCl溶液 ④CuSO4溶液 ⑤KOH溶液

(1)陰極、陽極都有氣體產生，其中溶液pH變大的是______________。(填序號)

(2)已知400mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液，電解一段時間后，兩極產生的氣體體積相同，其陽極的電極反應式是_________________，兩極共產生氣體______________ mol，如要將溶液恢復原濃度，需要加入的物質為______________。

Answer 1

【答案】Ⅰ．(1)—875.3(2)①C；(1分)②氨的濃度增加，催化劑表面吸附的氨分子增多，速率增大，達到一定濃度后，氨分子濃度太大阻礙N2和H2的解吸。

Ⅱ．(1)③⑤(2)4OH--4e-=2H2O+O2↑；0.4；CuO和水(其他答案合理給分)

【解析】

試題分析：Ⅰ.(1)①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)△H＝－890.3kJ·mol－1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)△H＝＋67.0kJ·mol－1

③H2O(g)＝H2O(l)△H＝－41.0kJ·mol－1

根據蓋斯定律可知①-②-③×2可得：CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g)

△H＝(－890.3-67.0+41.0×2)kJ·mol－1=—875.3kJ·mol－1；

(2)①由于化學鍵的斷裂要吸收能量，故活化狀態B的能量高于初始狀態A的能量，而此反應為放熱反應，故初始狀態A的能量高于末態C的能量，故C的能量最低；②c0前氨的濃度增加，導致反應速率加快；c0后由于氨分子濃度太大阻礙N2和H2的解吸，故反應速率減慢；

Ⅱ．(1)由給出電解質溶液可知，陰陽極都有氣體產生，實質是(ⅰ)電解的水生成氧氣與氫氣，電解質溶液應為：①稀H2SO4、②K2SO4溶液、⑤KOH溶液．電解后溶液的濃度增大，①稀H2SO4電解后溶液的酸性增強，溶液PH值不變，②K2SO4溶液是中性溶液，電解后溶液PH值不變，⑤KOH溶液電解后溶液的堿性增強，溶液PH值增大；(ⅱ)電解③NaCl溶液，生成氫氣和氯氣，同時生成NaOH溶液，溶液的pH增大，故答案為③⑤；

(2)400mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中CuSO4的物質的量為0.2mol，最初電解時生成銅和氧氣，電極反應式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，完全電解生成的O2為0.1mol，繼續電解時生成氫氣和氧氣，根據電子守恒規律，兩極產生的氣體體積相同時，H2和氧氣的物質的量均為0.2mol，共產生氣體的物質的量為0.4mol；根據電解什么，補什么的原則，可以添加0.2molCuO和0.2molH2O即可恢復原濃度，也可以添加0.2molCu(OH)2達到相同效果。