Question

【題目】隨著大氣污染的日趨嚴重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫（SO2）排放量減少8%，氮氧化物（NOx）排放量減少10%．目前，消除大氣污染有多種方法．
（1）處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx ． 已知：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJmol﹣1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJmol﹣1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為 ．
（2）利用反應6NO2+8NH3 7N2+12H2O處理NO2 ． 當轉移1.2mol電子時，消耗的NO2在標準狀況下是 L．NO2也可用NaOH溶液吸收，生成兩種鹽，該反應的化學方程式為： ．
（3）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉化器，發生如下反應：2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）；△H＜0．該反應的化學平衡常數表達式為K= ， 該反應△S0（填“＞”或“＜”）若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應過程中各物質的濃度變化如圖所示．若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡將移動（填“向左”、“向右”或“不”）．20min時，若改變反應條件，導致N2濃度發生如圖所示的變化，則改變的條件可能是（填序號）．

①加入催化劑 ②降低溫度 ③縮小容器體積 ④增加CO2的量
（4）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常溫下將SO2轉化為SO42﹣而實現SO2的處理（總反應為2SO2+O2+2H2O=2H2SO4）．已知，含SO2的廢氣通入含Fe2+、Fe3+的溶液時，其中一個反應的離子方程式為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，則另一反應的離子方程式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ?mol﹣1
（2）6.72；2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
（3）；＜；不；②
（4）2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42﹣+4H+
【解析】解：（1）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJmol﹣1
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJmol﹣1
由蓋斯定律計算（①+②）× 得：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJmol﹣1 ，
所以答案是：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJmol﹣1；（2）反應6NO2+8NH3 7N2+12H2O中，6NO2中N元素化合價降低，由+4價降低到0價，則6molNO2參加反應，轉移24mol電子，所以當轉移1.2mol電子時，消耗NO20.3mol，體積為6.72L，
NaOH溶液吸收NO2 ， 生成兩種鹽，二氧化氮被氧化生成硝酸根離子，同時二氧化氮被還原生成亞硝酸根離子，反應方程式為：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，
所以答案是：6.72L 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O；（3）反應方程式2NO（g）+2CO（g）2CO2（g）+N2（g）的化學平衡常數表達式為：K= ，
△S表示反應的熵變，該反應為氣體體積減小的反應，所以△S＜0，
依據圖象分析，15分鐘時達到平衡時氮氣濃度為0.2mol/L，NO平衡濃度為1.6mol/L，一氧化碳濃度為0.6mol/L，二氧化碳濃度為0.4mol/L，2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H＜0；平衡常數K= = =0.035，若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N2各0.6mol，濃度分別為c（NO）=1.6mol/L，c（CO）=0.6mol/L+0.6mol/L=1.2mol/L，c（N2）=0.2mol/L+0.6mol/L=0.8mol/L，c（CO2）=0.4mol/L；Qc= =0.035=K，平衡不移動，
20min時，若改變反應條件，導致N2濃度發生如圖1所示的變化，斜率減小反應速率減小，氮氣濃度增大，反應是氣體體積減小的放熱反應，則改變的條件可能是降溫，
所以答案是： ；＜；不；②；（4）常溫下將SO2轉化為SO42﹣而實現SO2的處理．含SO2的廢氣通入含Fe2+、Fe3+的溶液時其中一個反應的離子方程式為：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，則另一反應的離子方程式為三價鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，反應的離子方程式為：2Fe3++SO2+2H20=2Fe2++SO42﹣+4H+ ，
所以答案是：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42﹣+4H+ ．
【考點精析】認真審題，首先需要了解化學平衡常數的含義(指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度不變的狀態)，還要掌握化學平衡狀態本質及特征(化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）)的相關知識才是答題的關鍵．