Question

(12分)随着氮氧化物污染的日趋严重，我国将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前，消除氮氧化物污染有多种方法：

（1）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C（g）+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g)  △H.某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时刻测得各物质的浓度如下：

浓度/mol•L-1 时间/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℃时，该反应的平衡常数K=              （保留两位小数）

②30min后，改变某一条件，经过一段时间后反应重新达到平衡，则改变的条件可能是                       

③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中的NO、N₂、CO₂的浓度之比为5:3:3，则该反应的△H           （填“＞”、“＜”或“=”）0

（2）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)+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

写出CH₄和NO₂反应生成N₂(g) 、CO₂(g)和 H₂O(l)的热化学方程式：               

                                                                

（3）选择性催化还原（SCR）脱硝技术是目前应用最广、最有效的烟气脱硝技术之一。该技术涉及以下反应：4NO(g)+4NH₃(g)+ O₂(g)=在4N₂(g)+ 6H₂O(g),在恒容的密闭容器中，下列有关说法中正确的是      （填字母）

A．其他条件不变，使用高效催化剂，烟气中NO的转化率增大

B．单位时间内消耗NH₃和NO的物质的量之比为1:1时，反应达到平衡

C．其他条件不变时升高温度，反应的平衡常数减小

D．反应达到平衡后，再向容器中充入等量的反应物，再次达到平衡时，NO的转化率减小

（4）以NO₂ 、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，该电极的电极反应可表示为                             

 

 

Answer 1

【答案】

（1）①0.56  ②减少CO₂的浓度（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根据表中数据可知，平衡常数为。

②根据数据变化可知，NO浓度减小，氮气浓度增加，CO₂浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，所以改变的体积是减小CO₂的浓度。

③原容器中的NO、N₂、CO₂的浓度之比为4:3:3，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应。

（2）考查盖斯定律的应用，（①＋②＋③×4）÷2即得到

CH₄(g)+2NO₂(g)==N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(l)，所以反应热是

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

（3）（3）催化剂不能改变平衡状态，A不正确。选项B中反应速率的反应相同，始终成立，B不正确。正反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，C正确。该反应是体积增大的可逆反应，选项D相当于增大压强，所以平衡向逆反应方向移动，转化率降低，D正确，答案选CD。

（4）根据装置图可知石墨Ⅱ通入氧气，是正极，所以石墨I是负极，失去电子，反应式为NO₂+NO₃^—－e－＝N₂O₅。