题目内容
【题目】消除氮氧化物（主要为NO和NO2)污染是“蓝天计划”的重要内容之一。
（1）甲烷还原方法是在催化剂作用下可消除氮氧化物（主要为NO和NO2)污染， NO、O2和CH4的混合物反应体系主要发生如下反应：
2NO(g) + O2(g)
2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJmol-1 ①
CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (g) ΔH＝－802. 3 kJmol-1 ②
CH4(g) + 4NO(g)2N2(g) + CO2(g) + 2H2O (g) ΔH＝－1160kJmol-1 ③
① 则反应CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O (g)的ΔH＝ ______。
② 反应CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (l) ΔH＝－a kJmol-1，则a ____ 802. 3（填“＞”、“＜”或“＝”）。
③ 在一定温度下，提高反应③中NO 转化率可采取的措施是 _____。
（2）利用电化学装置可消除氮氧化物污染，变废为宝。
① 图Ⅰ装置实现的能量转化形式是_____。石墨Ⅱ电极上发生的电极反应方程式为_____。相同条件下，放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为_____。
② 图Ⅱ为电解NO制备NH4NO3的装置。该装置中阳极的电极反应式为_____。“反应室”中发生反应的离子方程式为_____。
【答案】 -868.15kJ·mol-1 > 增大CH4浓度或移走生成物 化学能转化为电能 O2+4e－+2N2O5＝4NO3－ 4:1 NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+ NH3+H+＝NH4+
【解析】（1）①根据盖斯定律计算反应热；②比较反应②分析反应热大小；③根据反应③特点分析提高转化率的措施；
（2）图Ⅰ装置为燃料电池，化学能转化为电能，负极上通入NO2，正极上通入O2，根据电解质知，负极电极反应式为NO2-e-+NO3-═N2O5，正极电极反应式为O2+2N2O5+4e-═4NO3-，图Ⅱ为电解装置。阳极发生氧化反应，电极反应式为NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+。阴极发生还原反应，电极反应式为NO+5e－+6H+＝NH4++H2O，据此分析解答。
（1）①2NO(g) + O2(g)
2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJmol-1 ①
CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (g) ΔH＝－802. 3 kJmol-1 ②
CH4(g) + 4NO(g)2N2(g) + CO2(g) + 2H2O (g) ΔH＝－1160kJmol-1 ③
根据盖斯定律：（③-①×2+ ②）÷2得到：CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O (g)
ΔH＝[-1160-(-113)×2+(-802.3)]÷2=-868.15kJ·mol-1
②反应②CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (g) ΔH＝－802. 3 kJmol-1；
反应CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) +2H2O (l) ΔH＝－a kJmol-1
因为生成液态水放热更多，所以a>802. 3；
③CH4(g) + 4NO(g)2N2(g) + CO2(g) + 2H2O (g) ，要提高NO转化率的措施，应使平衡正向移动，可采取增大CH4浓度或移走生成物的措施；
因此，本题正确答案为： -868.15kJ·mol-1； > ； 增大CH4浓度或移走生成物；
（2）图Ⅰ装置为燃料电池，化学能转化为电能，负极上通入NO2，正极上通入O2，根据电解质知，负极电极反应式为NO2-e-+NO3-═N2O5，石墨Ⅱ电极为正极，电极反应式为O2+2N2O5+4e-═4NO3-，放电过程中两电极电子守恒，由两电极反应式可知：消耗的NO2和O2的体积比为4:1；
图Ⅱ为电解装置。阳极发生氧化反应，电极反应式为NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+。阴极发生还原反应，电极反应式为NO+5e－+6H+＝NH4++H2O，“反应室”中发生反应的离子方程式为NH3+H+＝NH4+。
因此，本题正确答案为：化学能转化为电能； O2+4e－+2N2O5＝4NO3－； 4:1 ； NO－3e－+2H2O＝NO3－+4H+ ； NH3+H+＝NH4+。
【题目】将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在T1温度下进行反应生成SO3(g)，得到下表中的数据：
实验编号 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | ||
SO2 | O2 | SO2 | O2 | ||
1 | T1 | 4 | 2 | x | 0.8 |
（1）x=_________。
（2）实验1从开始到达到化学平衡时，用去时间2分钟，则υ(SO2)表示的反应速率为：______________________。
（3）写出两个能加快上述反应的措施：______________________、_____________________。
