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）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx ． 已知：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJmol﹣1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJmol﹣1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 ．
（2）利用反应6NO2+8NH3 7N2+12H2O处理NO2 ． 当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是 L．NO2也可用NaOH溶液吸收，生成两种盐，该反应的化学方程式为： ．
（3）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）；△H＜0．该反应的化学平衡常数表达式为K= ， 该反应△S0（填“＞”或“＜”）若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示．若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将移动（填“向左”、“向右”或“不”）．20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是（填序号）．

①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加CO2的量
（4）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下将SO2转化为SO42﹣而实现SO2的处理（总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4）．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 ．

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ?mol﹣1
（2）6.72；2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
（3）；＜；不；②
（4）2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42﹣+4H+
【解析】解：（1）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJmol﹣1
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJmol﹣1
由盖斯定律计算（①+②）× 得：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJmol﹣1 ，
所以答案是：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJmol﹣1；（2）反应6NO2+8NH3 7N2+12H2O中，6NO2中N元素化合价降低，由+4价降低到0价，则6molNO2参加反应，转移24mol电子，所以当转移1.2mol电子时，消耗NO20.3mol，体积为6.72L，
NaOH溶液吸收NO2 ， 生成两种盐，二氧化氮被氧化生成硝酸根离子，同时二氧化氮被还原生成亚硝酸根离子，反应方程式为：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，
所以答案是：6.72L 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O；（3）反应方程式2NO（g）+2CO（g）2CO2（g）+N2（g）的化学平衡常数表达式为：K= ，
△S表示反应的熵变，该反应为气体体积减小的反应，所以△S＜0，
依据图象分析，15分钟时达到平衡时氮气浓度为0.2mol/L，NO平衡浓度为1.6mol/L，一氧化碳浓度为0.6mol/L，二氧化碳浓度为0.4mol/L，2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H＜0；平衡常数K= = =0.035，若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，浓度分别为c（NO）=1.6mol/L，c（CO）=0.6mol/L+0.6mol/L=1.2mol/L，c（N2）=0.2mol/L+0.6mol/L=0.8mol/L，c（CO2）=0.4mol/L；Qc= =0.035=K，平衡不移动，
20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图1所示的变化，斜率减小反应速率减小，氮气浓度增大，反应是气体体积减小的放热反应，则改变的条件可能是降温，
所以答案是： ；＜；不；②；（4）常温下将SO2转化为SO42﹣而实现SO2的处理．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三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根离子，反应的离子方程式为：2Fe3++SO2+2H20=2Fe2++SO42﹣+4H+ ，
所以答案是：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42﹣+4H+ ．
【考点精析】认真审题，首先需要了解化学平衡常数的含义(指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度不变的状态)，还要掌握化学平衡状态本质及特征(化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）)的相关知识才是答题的关键．