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常温下将CH
4
与O
2
混合气体57mL点燃，CH
4
充分燃烧后恢复到原始状态，剩余气体为23mL，试计算原混合气体的组成。
试题答案
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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（SO
2
）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：
CH
4
（g）+4NO
2
（g）═4NO（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）△H=-574kJ?mol
-1
CH
4
（g）+4NO（g）═2N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）△H=-1160kJ?mol
-1
则甲烷直接将NO
2
还原为N
2
的热化学方程式为
CH
4
（g）+2NO
2
（g）═N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）△H=-867kJ?mol
-1
CH
4
（g）+2NO
2
（g）═N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（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）?N
2
（g）+2CO
2
（g）；△H＜0．
该反应的化学平衡常数表达式为K=
c(
N
2
)?
c
2
(C
O
2
)
c
2
(CO)?
c
2
(NO)
c(
N
2
)?
c
2
(C
O
2
)
c
2
(CO)?
c
2
(NO)
．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、N
2
各0.6mol，平衡将
不
不
移动（填“向左”、“向右”或“不”）．20min时，若改变反应条件，导致N
2
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CO
2
的量
（3）利用Fe
2+
、Fe
3+
的催化作用，常温下将SO
2
转化为SO
4
2-
而实现SO
2
的处理（总反应为2SO
2
+O
2
+2H
2
O═2H
2
SO
4
）．已知，含SO
2
的废气通入含Fe
2+
、Fe
3+
的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe
2+
+O
2
+4H
+
═4Fe
3+
+2H
2
O，则另一反应的离子方程式为
2Fe
3+
+SO
2
+2H
2
═2Fe
2+
+SO
4
2-
+4H
+
2Fe
3+
+SO
2
+2H
2
═2Fe
2+
+SO
4
2-
+4H
+
．
（4）肼（N
2
H
4
）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
N
2
H
4
+HNO
2
═NH
3
+2H
2
O
N
2
H
4
+HNO
2
═NH
3
+2H
2
O
．
（5）如图2所示装置可用于制备N
2
O
5
，则N
2
O
5
在电解池的
阳极
阳极
（填“阳极”或“阴极”）区生成，其电极反应式为
N
2
O
4
+2HNO
3
-2e
-
═2N
2
O
5
+2H
+
N
2
O
4
+2HNO
3
-2e
-
═2N
2
O
5
+2H
+
．
二氧化硫和氮氧化物（NOx）对大气污染日趋严重，研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题，目前有很多种方法消除大气污染．
（1）可利用甲烷催化还原NOx的方法处理NO
x
，反应如下：
CH
4
（g）+4NO
2
（g）=4NO（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=-574kJ?mol
-1
CH
4
（g）+4NO（g）=2N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=-1160kJ?mol
-1
则CH
4
（g）+2NO
2
（g）=N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=
-867 kJ/mol
-867 kJ/mol
；
（2）汽车尾气中的主要污染物有CO、NOx、碳氢化合物等，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）?N
2
（g）+2CO
2
（g）；△H＜0．
生成无毒物质，减少汽车尾气污染．若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，15分钟后达到平衡，反应过程中各物质的浓度变化如图1所示，则
①前15s内的平均反应速率v （N
2
）=
0.013 mol/（L?s）
0.013 mol/（L?s）
（小数点保留3位）；
②该反应平衡常数K=
0.035
0.035
（小数点保留3位）；
③若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N
2
各0.6mol，平衡将
不移动
不移动
移动（填“向左”、“向右”或“不”）；20min时，若改变反应条件，导致N
2
浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是
b
b
（填序号）；
a 加入催化剂 b 降低温度 c 缩小容器体积 d 增加CO
2
的量
④该可逆反应△S
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”），在
低温
低温
（填“高温”、“低温”或“任何温度”）下能自发进行．
（3）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图2所示，该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O
2-
可以在固体介质NASICON中自由移动．下列说法错误的是
B
B
A．负极的电极反应式为：CO+O
2-
-2e
-
=CO
2
B．工作时电极b作正极，O
2-
由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
（4）利用Fe
2+
、Fe
3+
的催化作用，常温下将SO
2
转化为SO
4
2-
而实现对SO
2
的处理目的．其中Fe
3+
的最外层电子排布式为
3s
2
3p
6
3d
5
3s
2
3p
6
3d
5
；SO
2
的VSEPR模型名称为
平面三角形
平面三角形
；与SO
2
互为等电子体的离子有
NO
2
-
NO
2
-
．
（5）N
2
O
5
是重要的硝化剂和氧化剂，可用电解法制备N
2
O
5
，如图3所示，N
2
O
5
在电解池的
阳极
阳极
（填“阳极”或“阴极”）区生成，其电极反应式为
N
2
O
4
-2e
-
+2HNO
3
=2N
2
O
5
+2H
+
N
2
O
4
-2e
-
+2HNO
3
=2N
2
O
5
+2H
+
．
二氧化硫和氮氧化物（NOx）对大气污染日趋严重，研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题，目前有很多种方法消除大气污染．
（1）可利用甲烷催化还原NOx的方法处理NO
x
，反应如下：
CH
4
（g）+4NO
2
（g）=4NO（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=-574kJ?mol
-1
CH
4
（g）+4NO（g）=2N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=-1160kJ?mol
-1
则CH
4
（g）+2NO
2
（g）=N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=______；
（2）汽车尾气中的主要污染物有CO、NOx、碳氢化合物等，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）?N
2
（g）+2CO
2
（g）；△H＜0．
生成无毒物质，减少汽车尾气污染．若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，15分钟后达到平衡，反应过程中各物质的浓度变化如图1所示，则
①前15s内的平均反应速率v （N
2
）=______（小数点保留3位）；
②该反应平衡常数K=______（小数点保留3位）；
③若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N
2
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N
2
浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是______（填序号）；
a 加入催化剂 b 降低温度 c 缩小容器体积 d 增加CO
2
的量
④该可逆反应△S______0（填“＞”、“＜”或“=”），在______（填“高温”、“低温”或“任何温度”）下能自发进行．
（3）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图2所示，该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O
2-
可以在固体介质NASICON中自由移动．下列说法错误的是______
A．负极的电极反应式为：CO+O
2-
-2e
-
=CO
2
B．工作时电极b作正极，O
2-
由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
（4）利用Fe
2+
、Fe
3+
的催化作用，常温下将SO
2
转化为SO
4
2-
而实现对SO
2
的处理目的．其中Fe
3+
的最外层电子排布式为______；SO
2
的VSEPR模型名称为______；与SO
2
互为等电子体的离子有______．
（5）N
2
O
5
是重要的硝化剂和氧化剂，可用电解法制备N
2
O
5
，如图3所示，N
2
O
5
在电解池的______（填“阳极”或“阴极”）区生成，其电极反应式为______．
二氧化硫和氮氧化物（NOx）对大气污染日趋严重，研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题，目前有很多种方法消除大气污染．
（1）可利用甲烷催化还原NOx的方法处理NO
x
，反应如下：
CH
4
（g）+4NO
2
（g）=4NO（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=-574kJ?mol
-1
CH
4
（g）+4NO（g）=2N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=-1160kJ?mol
-1
则CH
4
（g）+2NO
2
（g）=N
2
（g）+CO
2
（g）+2H
2
O（g）；△H=______；
（2）汽车尾气中的主要污染物有CO、NOx、碳氢化合物等，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）?N
2
（g）+2CO
2
（g）；△H＜0．
生成无毒物质，减少汽车尾气污染．若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，15分钟后达到平衡，反应过程中各物质的浓度变化如图1所示，则
①前15s内的平均反应速率v （N
2
）=______（小数点保留3位）；
②该反应平衡常数K=______（小数点保留3位）；
③若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N
2
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N
2
浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是______（填序号）；
a 加入催化剂 b 降低温度 c 缩小容器体积 d 增加CO
2
的量
④该可逆反应△S______0（填“＞”、“＜”或“=”），在______（填“高温”、“低温”或“任何温度”）下能自发进行．
（3）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图2所示，该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O
2-
可以在固体介质NASICON中自由移动．下列说法错误的是______
A．负极的电极反应式为：CO+O
2-
-2e
-
=CO
2
B．工作时电极b作正极，O
2-
由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
（4）利用Fe
2+
、Fe
3+
的催化作用，常温下将SO
2
转化为SO
4
2-
而实现对SO
2
的处理目的．其中Fe
3+
的最外层电子排布式为______；SO
2
的VSEPR模型名称为______；与SO
2
互为等电子体的离子有______．
（5）N
2
O
5
是重要的硝化剂和氧化剂，可用电解法制备N
2
O
5
，如图3所示，N
2
O
5
在电解池的______（填“阳极”或“阴极”）区生成，其电极反应式为______．
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