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)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+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1②CH4=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

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）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）+2H₂O（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（g）与NO₂（g）反应生成N₂ （g）、CO₂ （g）和H₂O（1）的热化学方程式

（2）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2-，从而实现对SO₂的治理．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

．
（3）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）．某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温（T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol?L^-1 时间/min	NO	N₂	CO₂
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min～20min以v（CO₂）表示的反应速率为

．
②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为

（保留两位小数）．
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率

（填“增大”、“不变”或“减小”）．
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是

（填序号字母）．
A．容器内压强保持不变　　 B． 2v_正（NO）=v_逆（N₂）
C．容器内CO₂的体积分数不变 D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是

．请在如图中画出30min至40min的变化曲线

．

分析：（1）利用已知热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，通过加减热化学方程式消去一氧化氮和气态水，焓变随之改变；
（2）因二氧化硫具有还原性，铁离子具有氧化性，铁离子能氧化二氧化硫为硫酸写出离子方程式；
（3）①由图表数据分析，结合反应速率概念计算得到，v=

△c

△t

；
②20min-30min反应达到平衡，图表中平衡浓度，依据平衡常数的概念计算得到；
③反应是气体体积不变的反应，反应物只有气体一氧化氮，增大一氧化氮浓度相当于增大容器内压强对平衡的影响分析；
④依据化学平衡状态的实质是正逆反应速率相等，结合反应特征分析判断；
⑤依据图表数据变化分析，30min末一氧化氮和二氧化碳浓度减小，氮气浓度增大，结合计算平衡常数和浓度变化分析判断；改变的条件可能是减小二氧化碳浓度，据此画出图象．

解答：解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（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
由盖斯定律①+②+③×2得到：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（l）；△H=-1910 kJ?mol^-1；
则热化学方程式为：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-955 kJ?mol^-1；
故答案为：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1；
（2）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2-，从而实现对SO₂的治理．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，则另一反应为二氧化硫被铁离子氧化为硫酸，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（3）①10min～20min以v（CO₂）表示的反应速率=

0.3mol/L-0.21mol/L

10min

=0.009 mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.009 mol?L^-1?min^-1；
②20-30min反应达到平衡状态，C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g），各物质的平衡浓度为：c（CO₂）=c（N₂）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L，反应的平衡常数为：K=

c(CO2)c(N2)

c2(NO)

0.3×0.3

0．42

=0.56，故答案为：0.56；
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．反应是气体体积不变的反应；增大一氧化氮浓度相当于增大体系压强，平衡不动，一氧化氮转化率不变，故答案为：不变；
④C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．反应是气体体积不变的反应；
A．反应是气体体积不变的反应，反应过程中和反应平衡状态压强相同，所以容器内压强保持不变不能说明反应达到平衡，故A错误；
B．反应速率之比等于化学方程式系数之比，当v_正（NO）=2v_逆（N₂），反应达到平衡，v_正（NO）=2v_正（N₂）z只能说明反应正向进行，故B错误；
C．容器内CO₂的体积分数不变，说明反应达到平衡，故C正确；
D．混合气体密度等于质量除以体积，反应中碳是固体，平衡移动气体质量变化，体积不变，所以混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡，故D正确；
故选CD；
⑤30min时改变某一条件，反应重新达到平衡，依据平衡常数计算得到c（N₂）=0.34mol/L；c（CO₂）=0.17mol/L；c（NO）=0.32mol/L；K=

c(CO2)c(N2)

c2(NO)

0.34×0.17

0.322

=0.56，化学平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度减小，反应前后气体体积不变，所以减小二氧化碳浓度，平衡正向进行的结果；依据二氧化碳浓度减小在图象中画出浓度变化如图所示，作图要点：①起点在30min时V_逆（CO₂）的一半左右；②终点不超过30min时V_逆（CO₂），则图象为

，
故答案为：减小CO₂ 的浓度；

．

点评：本题考查了热化学方程式的书写和盖斯定律计算应用，化学反应速率、化学平衡常数及其化学平衡影响因素和平衡标志的分析判断，图象绘制是解题的难点，题目难度中等．

练习册系列答案

CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1

．
（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．

．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

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1所示的变化，则改变的条件可能是

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）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2-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

2Fe³⁺+SO₂+2H₂═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺

．
（4）肼（N₂H₄）用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977．写出肼与亚硝酸反应的化学方程式

N₂H₄+HNO₂═NH₃+2H₂O

．
（5）如图2所示装置可用于制备N₂O₅，则N₂O₅在电解池的

阳极

（填“阳极”或“阴极”）区生成，其电极反应式为

N₂O₄+2HNO₃-2e^-═2N₂O₅+2H⁺

．

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（NO_x）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．
（1）处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x．已知：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为

CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1

．
（2）全钒氧化还原液流电池，是目前发展势头强劲的优秀绿色环保储能电池．
其电池总反应为：V³⁺+VO²⁺+H₂O

充电

放电

VO₂⁺+2H⁺+V²⁺．充电过程中，H⁺向

阴极区

迁移（填“阴极区”或“阳极区”）．充电时阴极反应式为

V³⁺+e^-=V²⁺

．
（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=

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

不

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

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
（4）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2-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

2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺

．

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）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) +2H2O(g)??? ⊿H= -574 kJ·mol－1

②CH4(g) +4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)??? ⊿H= -1160 kJ·mol－1

③H2O(g) = H2O(l)???? △H= -44.0 kJ·mol－1

写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(1)的热化学方程式?????????? 。

（2）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下可将SO2转化为SO42-，从而实现对SO2的治理。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????????????????????????????????? 。

??? 浓度/mol·L－1 时间/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

（3）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) 。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①10min~20min以v(CO2) 表示的平均反应速率为 ?????????????????????? 。

②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为??? 　　??? （保留两位小数）。

③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率?????? （填“增大”、“不变”或“减小”）。

④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是　　　（填序号字母）。

A．容器内压强保持不变

B．2v正(NO) = v逆(N2)

C．容器内CO2的体积分数不变

D．混合气体的密度保持不变

⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是?????????? 。请在图中画出30min至40min 的变化曲线。

（15分）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)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) +2H₂O(g) ⊿H＝ -574 kJ·mol^－¹

②CH₄(g) +4NO(g)＝2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g) ⊿H＝-1160 kJ·mol^－¹

③H₂O(g)＝H₂O(l) △H＝-44.0 kJ·mol^－¹

写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂ (g)、CO₂ (g)和H₂O(1)的热化学方程式。

（2）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2-，从而实现对SO₂的治理。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。

(3)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)。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol·L^－¹ 时间/min	NO	N₂	CO₂
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min～20min以v(CO₂) 表示的反应速率为。

②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为　　（保留两位小数）。

③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率（填“增大”、“不变”或“减小”）。

④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是　　　（填序号字母）。

A．容器内压强保持不变　　 B．2v_正(NO)＝v_逆(N₂)

C．容器内CO₂的体积分数不变 D．混合气体的密度保持不变

⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是。请在右图中画出30min至40min的变化曲线。

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