Question

【題目】隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，國家擬于“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

②CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)△H =－1160 kJ/mol

③H2O(g) = H2O(l) △H =－44.0 kJ/mol

寫出 CH4(g)與 NO2(g)反應(yīng)生成 N2(g)、CO2(g)和 H2O(l)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 SO2 的治理。已知含 SO2 的廢氣通入含 Fe2+、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，在恒溫(T1℃)條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度(mol/L)	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10～20 min 以υ(N2)表示的反應(yīng)速率為__________。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式 K=________。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)。

A．混合氣體的密度保持不變

B．υ正(NO) = 2υ逆(CO2)

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D．容器內(nèi) N2 的體積分?jǐn)?shù)保持不變

Answer 1

【答案】

（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJmol-1

（2）2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；

（3）①0.009 molL-1min-1；

②，0.56；

③不變；④ABD。

【解析】

試題分析：（1） ①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJmol-l，②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2 O（g）△H=-1160kJmol-l，③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJmol-l，依據(jù)蓋斯定律計(jì)算[①+②-③×4]×得到CH4（g）與NO2（g）反應(yīng)生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的熱化學(xué)方程式：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJmol-1；故答案為：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJmol-1

（2） 常溫下將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-而實(shí)現(xiàn)SO2的處理．含SO2的廢氣通入含Fe2+、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)的離子方程式為三價(jià)鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3++SO2+2H20=2Fe2++SO42-+4H+，故答案為：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；

（3）① 10min～20min以v（CO2） 表示的反應(yīng)速率==0.009 molL-1min-1，故答案為：0.009 molL-1min-1；

②20-30min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C（s）+2NO（g）N2 （g）+CO2 （g），各物質(zhì)的平衡濃度為：c（CO2）=c（N2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K===0.56，故答案為：，0.56；

③一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)；增大一氧化氮濃度相當(dāng)于增大體系壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，一氧化氮轉(zhuǎn)化率不變，故答案為：不變；

④C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)；A．混合氣體密度等于質(zhì)量除以體積，反應(yīng)中碳是固體，平衡移動(dòng)氣體質(zhì)量變化，體積不變，所以混合氣體的密度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A正確；B．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比，當(dāng)v正（NO）=2v逆（N2），反應(yīng)達(dá)到平衡，故B正確；C．反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)過程中和反應(yīng)平衡狀態(tài)壓強(qiáng)相同，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C錯(cuò)誤；D．容器內(nèi)N2的體積分?jǐn)?shù)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確；故選ABD。