Question

【題目】隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，國(guó)家擬于“十二”五期間，將二氧化硫(SO2)排放量減少8%，氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前，消除大氣污染有多種方法。

(1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

①CH4(g)+4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) +2H2O(g) ⊿H= -574 kJ·mol－1

②CH4(g) +4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) ⊿H= -1160 kJ·mol－1

③H2O(g) = H2O(l) △H= -44.0 kJ·mol－1

寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)，CO2(g)和H2O(1)的熱化學(xué)方程式________。

(2)利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++ O2+ 4H+= 4Fe3++ 2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為________。

(3)用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) 。某研究小組向密閉的真空容器中(假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計(jì))加入NO和足量的活性炭，恒溫(T1℃)條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

①10min～20min以v(CO2) 表示的平均反應(yīng)速率為________。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________ (保留兩位小數(shù))。

③一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率________ (填“增大”、“不變”或“減小”) 。

④下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是___(填序號(hào)字母)。

A．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變　　

B．2v正(NO) =v逆(N2)

C．容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變

D．混合氣體的密度保持不變

⑤30min末改變某一條件，過一段時(shí)間反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是________。請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出30min至40min的變化曲線________。

Answer 1

【答案】CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g) + CO2(g) +2H2O(l) ⊿H=-955 kJ·mol－1 2Fe3++SO2+2H2O＝2Fe2++SO42-+4H+ 0.009 mol·L－1·min－1 K=0.56 不變 C、D 減小CO2的濃度

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律得（①+②+③×4）÷2即為所求，答案是CH4(g)+2NO2(g) = N2(g) + CO2(g) +2H2O(l) ⊿H= -955 kJ·mol－1；

（2）根據(jù)題意可知，另一個(gè)離子方程式應(yīng)是鐵離子氧化二氧化硫的方程式，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理配平得反應(yīng)為為2Fe3+ + SO2+ 2H2O = 2Fe2++ SO42- + 4H+；

（3）①10min~20min之間CO2 的濃度增大了0.9mol/L，所以以v(CO2) 表示的平均反應(yīng)速率為=0.009 mol·L－1·min－1；

②反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí)達(dá)平衡，則T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K==0.56；

③恒溫恒容條件下，無(wú)論NO的濃度如何變化，達(dá)到的平衡與原平衡均是等效平衡，所以NO轉(zhuǎn)化率不變；

④A、該反應(yīng)屬于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變的可逆反應(yīng)，所以恒容時(shí)壓強(qiáng)一直不變，不能判定是否達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B、NO的反應(yīng)速率是N2的反應(yīng)速率的2倍，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C、達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的量不再變化，所以CO2的體積分?jǐn)?shù)不變，選項(xiàng)C正確；

D、恒容條件下，有固體參與的可逆反應(yīng)中，氣體的密度不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)，選項(xiàng)D正確。

答案選CD；

⑤由圖像分析，NO的濃度減小說明平衡逆向移動(dòng)，N2的濃度增大，CO2的濃度卻減小，所以改變的可能條件是減小了CO2的濃度，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率小于原平衡時(shí)的速率，在原速率的線下方畫一條逐漸上升的曲線即可，答案為。