Question

【題目】目前，消除氮氧化物污染有多種方法。

（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）+2H2 O（g） ΔH＝－574 kJ·mol－1

②CH4 （g）+4NO（g）＝2N2 （g）+CO2 （g）+2H2 O（g） ΔH＝－1160 kJ·mol－1

③H2O（g）＝H2O（l） ΔH＝－44．0 kJ·mol－1

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）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）某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭NO，恒溫條件下反應(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-1 時(shí)間/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①不能作為判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_____ __

A．容器內(nèi)CO2的濃度保持不變

B．v正（N2）=2 v正（NO）

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

②在該溫度下時(shí)．該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 （保留兩位小數(shù)）；

③在30 min，改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件是___ __。

（3）合成塔失去活性的鉻鋅觸媒可用于制備鋅錳電池。在堿性條件下，該電池的總反應(yīng)為：Zn（s）+2MnO2 （s）+H2O（l）= Zn（OH）2 （s）+Mn2O3（s），該電池正極的電極反應(yīng)式是 。PbO2 可以通過石墨為電極，Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 ，陰極上觀察到的現(xiàn)象是 ；若電解液中不加入Cu（NO3）2這樣做的主要缺點(diǎn)是 。

Answer 1

【答案】

（1） CH4（g）+2NO2（g）＝N2（g）+CO2（g）+2H2O（1） ，ΔH＝－955 kJ·mol－1；

（2） ①B C；②0．56 ；③減小CO2濃度；

（3）2MnO2+2e—+H2O= 2OH—+Mn2O3 ；Pb2++2H2O-2e—＝PbO2+4H+；紅色物質(zhì)析出；Pb將在陰極析出，Pb2+不能得到有效應(yīng)用；

【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）①C（s）+2NO（g） N2（g）+CO2（g），反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)；A．容器內(nèi)CO2的濃度不變，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（NO），反應(yīng)達(dá)到平衡，v正（NO）=2v正（NO）只能說明反應(yīng)正向進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；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．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D正確；E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量=，此反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，但氣體的質(zhì)量改變，故當(dāng)未達(dá)平衡時(shí)，混合氣體的相對分子質(zhì)量在改變，則當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡，故E正確，故選BC；

②當(dāng)20-30min時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，K===0.56，故答案為：0.56；

③根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮?dú)獾臐舛仍龃�，說明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)，故答案為：分離出了二氧化碳；

（3）正極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子化合價(jià)降低，二氧化錳中的錳元素由+4價(jià)變成+3價(jià)，故正極是二氧化錳發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3，陽極上Pb2+失去電子，得到PbO2，需要水參與反應(yīng)，同時(shí)生成氫離子，電極反應(yīng)式為：Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+，陰極上，Cu2+獲得電子生成Cu，附著在石墨電極上，即石墨上紅色物質(zhì)析出；若電解液中不加入Cu（NO3）2，陰極上Pb2+獲得電子生成Pb，陰極電極反應(yīng)式為：Pb2++2e-=Pb↓，Pb2+的利用率降低；故答案為：2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3；Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+；石墨上紅色物質(zhì)析出；Pb將在陰極析出，Pb2+不能得到有效應(yīng)用。