Question

(12分)隨著氮氧化物污染的日趨嚴(yán)重，我國(guó)將于“十二五”期間加大對(duì)氮氧化物排放的控制力度。目前，消除氮氧化物污染有多種方法：

（1）用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：C（g）+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g)  △H.某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T₁℃）條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)刻測(cè)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

①T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=              （保留兩位小數(shù)）

②30min后，改變某一條件，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是                       

③若30min后升高溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中的NO、N₂、CO₂的濃度之比為5:3:3，則該反應(yīng)的△H           （填“＞”、“＜”或“=”）0

（2）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)+2H₂0(g)  △H=-574kJ.mol^-1

②CH₄(g)+4NO(g)=2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    △H=-1160kJ.mol^-1

③H₂O(g)=H₂O(l)  △H=-44.0kJ.mol^-1

寫(xiě)出CH₄和NO₂反應(yīng)生成N₂(g) 、CO₂(g)和 H₂O(l)的熱化學(xué)方程式：               

                                                                

（3）選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)是目前應(yīng)用最廣、最有效的煙氣脫硝技術(shù)之一。該技術(shù)涉及以下反應(yīng)：4NO(g)+4NH₃(g)+ O₂(g)=在4N₂(g)+ 6H₂O(g),在恒容的密閉容器中，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是      （填字母）

A．其他條件不變，使用高效催化劑，煙氣中NO的轉(zhuǎn)化率增大

B．單位時(shí)間內(nèi)消耗NH₃和NO的物質(zhì)的量之比為1:1時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡

C．其他條件不變時(shí)升高溫度，反應(yīng)的平衡常數(shù)減小

D．反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向容器中充入等量的反應(yīng)物，再次達(dá)到平衡時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率減小

（4）以NO₂ 、O₂、熔融NaNO₃組成的燃料電池裝置如圖所示，在使用過(guò)程中石墨Ⅰ電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，該電極的電極反應(yīng)可表示為                             

 

 

Answer 1

【答案】

（1）①0.56  ②減少CO₂的濃度（其他合理答案均可）③ ＜

（2）CH₄(g)+2NO₂(g)==N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(l)   △H=-955kJ.mol^-1

（3）CD     (4)NO₂+NO₃^—－e－＝N₂O₅

【解析】（1）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，平衡常數(shù)為。

②根據(jù)數(shù)據(jù)變化可知，NO濃度減小，氮?dú)鉂舛仍黾樱珻O₂濃度減小，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以改變的體積是減小CO₂的濃度。

③原容器中的NO、N₂、CO₂的濃度之比為4:3:3，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

（2）考查蓋斯定律的應(yīng)用，（①＋②＋③×4）÷2即得到

CH₄(g)+2NO₂(g)==N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(l)，所以反應(yīng)熱是

（―574kJ.mol^-1―1160kJ.mol^-1―-44.0kJ.mol^-1×4）÷2＝－955kJ.mol^-1。

（3）（3）催化劑不能改變平衡狀態(tài)，A不正確。選項(xiàng)B中反應(yīng)速率的反應(yīng)相同，始終成立，B不正確。正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，C正確。該反應(yīng)是體積增大的可逆反應(yīng)，選項(xiàng)D相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，所以平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低，D正確，答案選CD。

（4）根據(jù)裝置圖可知石墨Ⅱ通入氧氣，是正極，所以石墨I(xiàn)是負(fù)極，失去電子，反應(yīng)式為NO₂+NO₃^—－e－＝N₂O₅。