Question

【题目】燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一，雾疆天气肆虐给人类健康带来了严重影响，化学在解决雾霾污染中发挥了重要作用。

(1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

己知：

CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ·mol-1

2NO2(g) N2O4(g) △H=-56.9kJ·mol-1

H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ·mol-1

①写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式________________。

②反应CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)在恒温恒容容器中达到平衡，下列叙述不能作为判断该反应达到平衡状态标志的是___________。

A.容器中的压强不变 B.混合气体的密度不变

C.2v正(NO2)= v 逆(N2) D.c(CH4)= c(N2)

(2)CO、CO2 是火力发电厂及汽车尾气的主要成分，为减少对环境造成的影响，采用以下方法将其资源化利用。

①以CO 为电极燃料，以熔融K2CO3为电解质，和O2组成燃料电池。请写出该电池的负极电极反应式_____________________。

②在铝矾土作催化剂、773K条件下，3molCO与1.5molSO2反应生成3molCO2和0.75mol硫蒸气，该反应可用于从烟道气中回收硫，写出该反应的化学方程式_______________。

③在汽车的排气管上增加一个补燃器，并不断补充O2使其浓度保持为4.0×10-4mol·L-1，发生反应2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)。某温度下测得汽车尾气中CO、CO2 气体的浓度分别为2.0×10-6 mol·L-1、4.0×10-4 mol·L-1，则该条件下反应的平衡常数K=___________。

Answer 1

【答案】CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-898.1kJ·mol-1 CD CO-2e-+CO32-=2CO2 4CO+2SO24CO2+S2 1.0×108L·mol-1

【解析】

（1）①CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ·mol-1；

②2NO2(g) N2O4(g) △H=-56.9kJ·mol-1；③H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ·mol-1，盖斯定律可知，由①-②+③×2即CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)热化学方程式，

CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-898.1kJ·mol-1；②反应CH4(g)+ 2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)，A.由于反应前后压强不同，当容器中的压强不变即反应达到平衡，B.由气体质量有变化、容积不变，则混合气体的密度不变能说明应达到平衡，C. v正(NO2)/v逆(N2)=1/2，不等于计算数之比，不能说明应达到平衡，D.c(CH4)=c(N2)不一定达到平衡，故答案选CD。

（2）①CO在负极失去电子，与碳酸根离子结合生成二氧化碳，负 极电极反应式为：CO-2e-+CO32-=2CO2；②由物质的量之比等于计算量数之比，根据质量守恒可写出此反应：4CO+2SO2 4CO2+S2；③该条件下反应的平衡常数K=c2(CO2)/ c2(CO) c(O2)=( 4.0×10-4)2/( 2.0×10-6)2( 4.0×10-4)= 1.0×108L·mol-1。