Question

【题目】随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二”五期间，将二氧化硫(SO2)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。

(1)用CH4催化还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

写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)，CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式________。

(2)利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下可将SO2转化为SO42-，从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++ O2+ 4H+= 4Fe3++ 2H2O，则另一反应的离子方程式为________。

(3)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) 。某研究小组向密闭的真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)加入NO和足量的活性炭，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①10min～20min以v(CO2) 表示的平均反应速率为________。

②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为________ (保留两位小数)。

③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率________ (填“增大”、“不变”或“减小”) 。

④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是___(填序号字母)。

A．容器内压强保持不变　　

B．2v正(NO) =v逆(N2)

C．容器内CO2的体积分数不变

D．混合气体的密度保持不变

⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是________。请在下图中画出30min至40min的变化曲线________。

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 不变 C、D 减小CO2的浓度

【解析】

（1）根据盖斯定律得（①+②+③×4）÷2即为所求，答案是CH4(g)+2NO2(g) = N2(g) + CO2(g) +2H2O(l) ⊿H= -955 kJ·mol－1；

（2）根据题意可知，另一个离子方程式应是铁离子氧化二氧化硫的方程式，根据氧化还原反应原理配平得反应为为2Fe3+ + SO2+ 2H2O = 2Fe2++ SO42- + 4H+；

（3）①10min~20min之间CO2 的浓度增大了0.9mol/L，所以以v(CO2) 表示的平均反应速率为=0.009 mol·L－1·min－1；

②反应进行到20min时达平衡，则T1℃时该反应的平衡常数为K==0.56；

③恒温恒容条件下，无论NO的浓度如何变化，达到的平衡与原平衡均是等效平衡，所以NO转化率不变；

④A、该反应属于反应前后气体的物质的量不变的可逆反应，所以恒容时压强一直不变，不能判定是否达平衡状态，选项A错误；

B、NO的反应速率是N2的反应速率的2倍，选项B错误；

C、达到平衡时各物质的量不再变化，所以CO2的体积分数不变，选项C正确；

D、恒容条件下，有固体参与的可逆反应中，气体的密度不变的状态是平衡状态，选项D正确。

答案选CD；

⑤由图像分析，NO的浓度减小说明平衡逆向移动，N2的浓度增大，CO2的浓度却减小，所以改变的可能条件是减小了CO2的浓度，对应的反应速率小于原平衡时的速率，在原速率的线下方画一条逐渐上升的曲线即可，答案为。