题目内容
（2012?天津模拟）为改善大气质量，国家拟于“十二五”期间，力争将CO2变为燃料或有机化学产品的构想变为现实，将二氧化硫（SO2）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%．
I．一种将CO2变为燃料或有机化学产品的构想分成3个步骤：
①利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO2；
②将第①步吸收液电解产生H2和O2，同时分离出CO2；
③将第②步产生的H2（g）和CO2（g）在一定条件下转化成CH4（g）和H2O（l）．
已知：H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H1=-285.8kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H2=-889.6kJ/mol
写出第③步反应的热化学方程式为
II．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．写出甲烷直接将NO2还原得到无污染的产物的化学方程式
（2）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=
．
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1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
若20min时改变反应条件，导致N2浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是
①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加CO2的量
（3）最近，某科研单位研制成功一种处理SO2的方法：利用电化学原理将发电厂产生的大量SO2制成硫酸，装置如图2，其电池反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，该电池电动势为1.06V．实际过程中，将SO2通入电池的
I．一种将CO2变为燃料或有机化学产品的构想分成3个步骤：
①利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO2；
②将第①步吸收液电解产生H2和O2，同时分离出CO2；
③将第②步产生的H2（g）和CO2（g）在一定条件下转化成CH4（g）和H2O（l）．
已知：H2（g）+
| 1 |
| 2 |
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H2=-889.6kJ/mol
写出第③步反应的热化学方程式为
CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.6kJ/mol
CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.6kJ/mol
．II．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．写出甲烷直接将NO2还原得到无污染的产物的化学方程式
CH4+2NO2═N2+CO2+2H2O
CH4+2NO2═N2+CO2+2H2O
．（2）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=
| c(N2)c2(CO2) |
| c2(NO)c2(CO) |
| c(N2)c2(CO2) |
| c2(NO)c2(CO) |
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1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
不
不
移动（填“向左”、“向右”或“不”）．若20min时改变反应条件，导致N2浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是
②
②
（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
（3）最近，某科研单位研制成功一种处理SO2的方法：利用电化学原理将发电厂产生的大量SO2制成硫酸，装置如图2，其电池反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，该电池电动势为1.06V．实际过程中，将SO2通入电池的
负
负
极（填“正”或“负”），负极反应式为SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-
SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-
．用这种方法处理SO2废气的优点是可回收大量有效能，副产品为H2SO4，减少环境污染．分析：I．已知H2（g）和CO2（g）在一定条件下转化成CH4（g）和H2O（l），先写出其方程式，根据盖斯定律计算其△H；
II．（1）甲烷直接将NO2还原得到氮气和二氧化碳，根据化合价升降法配平方程即可；
（2）依据平衡常数概念列式计算，依据浓度商和平衡常数比较分析判断，根据图象变化判断平衡移动及影响因素；
（3）本质为SO2与O2反应生成SO3以，SO3再与水化合生成硫酸，SO2在负极失电子发生氧化反应，生成SO42-．
II．（1）甲烷直接将NO2还原得到氮气和二氧化碳，根据化合价升降法配平方程即可；
（2）依据平衡常数概念列式计算，依据浓度商和平衡常数比较分析判断，根据图象变化判断平衡移动及影响因素；
（3）本质为SO2与O2反应生成SO3以，SO3再与水化合生成硫酸，SO2在负极失电子发生氧化反应，生成SO42-．
解答：解：I．已知：H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H1=-285.8kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H2=-889.6kJ/mol
H2O（l）=H2O（g）△H3=+44.0kJ/mol
根据盖斯定律△H=4△H1-△H2=-253.6kJ/mol；
第③步反应的热化学方程式为CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.6kJ/mol，
故答案为：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.6kJ/mol；
II．（1）甲烷直接将NO2还原得到氮气和二氧化碳，其反应方程式为：CH4+2NO2═N2+CO2+2H2O，
故答案为：CH4+2NO2═N2+CO2+2H2O；
（2）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，氮气浓度增大平衡正移，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，
故答案为：
；不；②；
（3）该原电池的本质是2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，SO2在负极上失电子，发生氧化反应电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，
故答案为：负；SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+．
| 1 |
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CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H2=-889.6kJ/mol
H2O（l）=H2O（g）△H3=+44.0kJ/mol
根据盖斯定律△H=4△H1-△H2=-253.6kJ/mol；
第③步反应的热化学方程式为CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.6kJ/mol，
故答案为：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.6kJ/mol；
II．（1）甲烷直接将NO2还原得到氮气和二氧化碳，其反应方程式为：CH4+2NO2═N2+CO2+2H2O，
故答案为：CH4+2NO2═N2+CO2+2H2O；
（2）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=
| c(N2)c2(CO2) |
| c2(NO)c2(CO) |
| 0.2mol/L×(0.4mol/L)2 |
| (1.6mol/L)2×(0.6mol/L)2 |
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=
| c(N2)c2(CO2) |
| c2(NO)c2(CO) |
| 0.8×0．42 |
| 1．62×1．22 |
故答案为：
| c(N2)c2(CO2) |
| c2(NO)c2(CO) |
（3）该原电池的本质是2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，SO2在负极上失电子，发生氧化反应电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，
故答案为：负；SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+．
点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，原电池的应用，化学平衡常数计算方法，平衡移动方向判断等，题目难度中等．
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