Question

【題目】氮氧化物（NOx）是大氣主要污染物之一，請根據以下方法的選用回答相應問題：

I.利用CH4催化還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式的平衡常數為K1，②式的平衡常數為K2，則：(1) CH4 (g)+4NO (g）=2N2(g) + CO2 (g )+H2O （1）△H=_________ ；改反應的平衡常數K=_________（用含Kl、K2的代數式表示）。

II利用燃料電池的原理來處理氮氧化物是一種新方向。裝置如圖所示，在處理過程中石墨電極I上反應生成一種氧化物Y。

(2）寫出氧化物Y的化學式_____________；

(3)石墨II電極為______（填“正”或“負”）極，該電極反應為______________；

Ⅲ.利用活性炭還原法處理氮氧化物。有關反應為C(s)+2NO(g)N2(g)+ CO2(g) △H=akJ/mol。某研究小組向某恒容密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T1℃）條件下反應，已知在不同時間測得各物質的濃度如下：

（4）該反應的平衡常數表達式K=_______，在0～10s內，N2的平均反應速率為______mol/(L·s)，NO的轉化率為________；

（5）30s后，改變某一條件，反應重新達到平衡，則改變的條件可能是________，若30s后升高溫度至T2℃，平衡時，容器中NO的濃度由0.060mol/L變為0.072mol/L，則該反應的a___0 （填“>”、“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】－1248kJ·mol－1N2O5正O2＋4e－＋2N2O5=== 4NO0.001224%減小CO2的濃度＜

【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

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

II 、(2)正極上氧氣得到電子與NO3-結合生成N2O5，所以Y的化學式為N2O5，故答案為：N2O5；

(3) 燃料電池中通氧氣的為正極，通燃料的為負極，則石墨I極為負極，石墨II極為正極，正極發生還原反應，電極反應為O2＋4e－＋2N2O5=== 4 NO3-，故答案為：N2O5 ；正；O2＋4e－＋2N2O5=== 4 NO3-；

Ⅲ. (4)根據C(s)+2NO(g)N2(g)+ CO2(g) △H=akJ/mol，反應的平衡常數表達式K=；在0～10s內，N2的平均反應速率為=0.0012mol/(L·s)；NO的轉化率為=×100%=24%，故答案為：；0.0012；24%；

(5)30s后，NO和CO2的濃度減小，但氮氣的濃度增大，表示平衡正向移動，則改變的條件可能是減小CO2的濃度，若30s后升高溫度至T2℃，平衡時，容器中NO的濃度由0.060mol/L變為0.072mol/L，表示平衡逆向移動，說明正反應屬于放熱反應，則該反應的a＜0，故答案為：減小CO2的濃度； ＜。