Question

20．近年来，雾霾天气成为我国华北地区乃至全国的环境问题之一．
I．汽车尾气是空气污染的重要原因．汽车尾气净化原理为：2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0．
（1）该反应的平衡常数表达式为$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$
（2）在一恒容的绝热容器（不与外界发生热交换 ）中模拟上述反应．下面各示意图正确且能说明反应在t1时刻达到平衡状态的是AD．

Ⅱ．煤燃烧产生的烟气中含有大量硫、氮的氧化物，会引起严重的环境污染问题．
（1）硫、氮的氧化物都会形成酸雨．为减少酸雨产生，下列措施中不可行的有bd（填序号）．
a．少用煤作燃料         
b．工厂的烟囱加高  
 c．燃料脱硫
d．燃烧时鼓入足量空气   e．开发新能源
（2）煤燃烧产生的氮的氧化物可以用CH4催化还原．已知：
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol
写出CH₄（g）催化还原N₂O₄（g）生成N₂（g）、CO₂、H₂O（l）的热化学方程式CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-898.1KJ/mol．

Answer 1

分析 I．（1）平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
（2）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
Ⅱ．（1）少用煤作燃料、燃料脱硫、开发新的能源等措施可以减少二氧化硫气体的排放，从而减少酸雨的形成．把工厂烟囱造高、在已酸化的土壤中加石灰等措施不能有效地防止酸雨的形成；
（2）①CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
②2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-56.7kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol
盖斯定律计算①-②+③×2得到CH₄（g）催化还原N₂O₄（g）生成N₂（g）、CO₂、H₂O（l）的热化学方程式．

解答 解：I．（1）2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0，平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$；
（2）A、t₁时平衡常数不再变化，正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，故A正确；
B、t₁时二氧化碳和一氧化氮的物质的量还在变化，说明正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，故B错误；
C、t₁时正反应速率仍然在变化，说明没有达到平衡状态，故C错误；
D、t₁时一氧化氮的质量分数不再变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故D正确；
故答案为：AD；
Ⅱ．（1）a．少用煤作燃料 减少了硫的燃烧，减少酸雨产生，可行，故a正确；
b．工厂的烟囱加高，不能减少燃烧产物二氧化硫的生成，不能减少酸雨产生，故b错误；
c．燃料脱硫，能教授二氧化硫的排放，减少酸雨产生，故c正确；
d．燃烧时鼓入足量空气只能促使燃料完全燃烧，生成的二氧化硫不能减少，不能减少酸雨产生，故d错误；
e．开发新能源减少污染气体的生成，减少酸雨产生，故e正确；
故答案为：bd；
（2）①CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
②2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-56.7kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol
盖斯定律计算①-②+③×2得到CH₄（g）催化还原N₂O₄（g）生成N₂（g）、CO₂、H₂O（l）的热化学方程式为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-898.1KJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-898.1KJ/mol．

点评 本题考查了平衡常数计算、影响化学平衡的因素分析判断、热化学方程式书写和盖斯定律计算应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．