Question

隨著大氣污染的日趨嚴重，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－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-，從而實現(xiàn)對SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含Fe2+、Fe3+的溶液時，其中一個反應(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????????????????????????????????? 。

??? 濃度/mol·L－1 時間/min	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

 

（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）加入NO和足量的活性炭，恒溫(T1℃)條件下反應(yīng)，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(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)，計算T1℃時該反應(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下列各項能作為判斷該反應(yīng)達到平衡的是    　　　    （填序號字母）。

A．容器內(nèi)壓強保持不變

B．2v正(NO) = v逆(N2)

C．容器內(nèi)CO2的體積分數(shù)不變

D．混合氣體的密度保持不變

⑤30min末改變某一條件，過一段時間反應(yīng)重新達到平衡，則改變的條件可能是?????????? 。請在圖中畫出30min至40min 的變化曲線。

 

 

Answer 1

【答案】

(1) CH4(g)+2NO2(g) = N2(g) + CO2(g) +2H2O(l)? ⊿H= -955 kJ·mol－1（2分）

(2) 2Fe3+ + SO2+ 2H2O = 2Fe2++ SO42- + 4H+? (2分)

(3) ① 0.009 mol·L－1·min－1（2分）

② K=0.56（2分）?? ③不變（2分）

④ C、D（2分）??? ⑤減小 CO2 的濃度（1分）

（2分）

【解析】

試題分析：（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，另一個離子方程式應(yīng)是鐵離子氧化二氧化硫的方程式，答案為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0.9mol/L/10min=0.009 mol·L－1·min－1

②反應(yīng)進行到20min時達平衡，則T1℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=0.3×0.3/0.42=0.56

③恒溫恒容條件下，無論NO的濃度如何變化，達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)，所以恒容時壓強一直不變，不能判定是否達平衡狀態(tài)，錯誤；B、NO的反應(yīng)速率是N2的反應(yīng)速率的2倍，錯誤；C、達到平衡時各物質(zhì)的量不再變化，所以CO2的體積分數(shù)不變，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)，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，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的CO2量，對應(yīng)的反應(yīng)速率小于原平衡時的速率，在原速率的線下方畫一條逐漸上升的曲線即可。

考點：考查蓋斯定律的應(yīng)用，離子方程式的書寫，化學(xué)平衡中化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的計算、平衡狀態(tài)的判斷、等效平衡的判斷、平衡圖像的分析