Question

【题目】氮氧化物（NOx）是大气主要污染物之一，请根据以下方法的选用回答相应问题：

I.利用CH4催化还原氮氧化物消除氮氧化物的污染。已知：

①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-662kJ/mol

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

其中①式的平衡常数为K1，②式的平衡常数为K2，则：(1) CH4 (g)+4NO (g）=2N2(g) + CO2 (g )+H2O （1）△H=_________ ；改反应的平衡常数K=_________（用含Kl、K2的代数式表示）。

II利用燃料电池的原理来处理氮氧化物是一种新方向。装置如图所示，在处理过程中石墨电极I上反应生成一种氧化物Y。

(2）写出氧化物Y的化学式_____________；

(3)石墨II电极为______（填“正”或“负”）极，该电极反应为______________；

Ⅲ.利用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+ CO2(g) △H=akJ/mol。某研究小组向某恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温（T1℃）条件下反应，已知在不同时间测得各物质的浓度如下：

（4）该反应的平衡常数表达式K=_______，在0～10s内，N2的平均反应速率为______mol/(L·s)，NO的转化率为________；

（5）30s后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是________，若30s后升高温度至T2℃，平衡时，容器中NO的浓度由0.060mol/L变为0.072mol/L，则该反应的a___0 （填“>”、“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】－1248kJ·mol－1N2O5正O2＋4e－＋2N2O5=== 4NO0.001224%减小CO2的浓度＜

【解析】(1)①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-662kJ/mol，

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

由盖斯定律②×2-①可得：CH4 (g)+4NO (g)=2N2(g) + CO2 (g )+H2O (1)△H =2×(-955kJ/mol)-(-662kJ/mol)=－1248kJ/mol，则K=，故答案为：－1248kJ/mol；；

II 、(2)正极上氧气得到电子与NO3-结合生成N2O5，所以Y的化学式为N2O5，故答案为：N2O5；

(3) 燃料电池中通氧气的为正极，通燃料的为负极，则石墨I极为负极，石墨II极为正极，正极发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2N2O5=== 4 NO3-，故答案为：N2O5 ；正；O2＋4e－＋2N2O5=== 4 NO3-；

Ⅲ. (4)根据C(s)+2NO(g)N2(g)+ CO2(g) △H=akJ/mol，反应的平衡常数表达式K=；在0～10s内，N2的平均反应速率为=0.0012mol/(L·s)；NO的转化率为=×100%=24%，故答案为：；0.0012；24%；

(5)30s后，NO和CO2的浓度减小，但氮气的浓度增大，表示平衡正向移动，则改变的条件可能是减小CO2的浓度，若30s后升高温度至T2℃，平衡时，容器中NO的浓度由0.060mol/L变为0.072mol/L，表示平衡逆向移动，说明正反应属于放热反应，则该反应的a＜0，故答案为：减小CO2的浓度； ＜。