Question

【題目】為保護環(huán)境，應(yīng)減少二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等物質(zhì)的排放量.

（1）用CH4催化還原煤燃燒產(chǎn)生的氮氧化物，可以消除污染.

已知：CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol

NO2(g)═N2O4(g) △H=-28.5kJ/mol

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式_____________。

（2）一定條件下，將2mol NO2與4molSO2置于恒溫體積為2L的恒容密閉容器中，發(fā)生：NO2(g)+SO2(g)═SO3(g)+NO(g)，10s時反應(yīng)達到平衡，測得平衡時c(NO2)=0.25mol/L，則10s內(nèi)反應(yīng)的平均速率v(SO2)=____________；達到平衡時NO2轉(zhuǎn)化率=____________；計算該溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= _____________（填數(shù)值）。

（3）將CO2與NH3混合，在一定條件下反應(yīng)合成尿素，可以保護環(huán)境、變廢為寶，反應(yīng)原理為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H

該反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進行的原因是____________；若該反應(yīng)在一恒溫、恒容密閉容器內(nèi)進行，判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是_____________（填序號）。

a.CO2與H2O(g)濃度相等 b.容器中氣體的壓強不再改變

C.2v(NH3)正=v(H2O)逆 d.容器中混合氣體的密度不再改變

（4）研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿，是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。有人利用如圖所示裝置（均為惰性電極）從海水中提取CO2（海水中無機碳95%以HCO3-存在），有利于減少環(huán)境中溫室氣體含量。

①a室的電極反應(yīng)式為___________________。

②b室中提取CO2的反應(yīng)的離子方程式為 ___________________。

③b室排出的海水(pH <6)不可直接排回大海，需用該裝置中產(chǎn)生的物質(zhì)對b室排出的海水進行處理，合格后才能排回大海。處理的方法是___________________。

Answer 1

【答案】 CH4(g) +N2O4(g)=N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) △H=-810.0kJ/mol 0.075 mol/ (L·s) 0.75 1.8 △H<0 bd 2H2O-4e-=O2↑+4H+（或4OH--4e-=O2↑+2H2O） H++HCO3-=H2O +CO2↑ 用c室排出的堿性溶液將從b室排出的酸性海水調(diào)節(jié)至接近正常海水的pH

【解析】（1）已知：①CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol，②NO2(g)═N2O4(g) △H=-28.5kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知①－②即可得到CH4催化還原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式為CH4(g) +N2O4(g)=N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) △H=-810.0kJ/mol；（2）

NO2(g)+SO2(g)═SO3(g)+NO(g)

起始濃度（mol/L） 1 2 0 0

變化濃度（mol/L） 0.75 0.75 0.75 0.75

平衡濃度（mol/L） 0.25 1.25 0.75 0.75

則10s內(nèi)反應(yīng)的平均速率v(SO2)=0.75mol/L÷10s＝0.075 mol/ (L·s)；達到平衡時NO2轉(zhuǎn)化率=0.75/1×100%＝75%；計算該溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=＝1.8。（3）正反應(yīng)是熵值減小的可逆反應(yīng)，根據(jù)△G=△H-T·△S<0可知該反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進行的原因是△H＜0。a.CO2與H2O(g)濃度相等不能說明中逆反應(yīng)速率，反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài)，a錯誤；b.正反應(yīng)體積減小，則容器中氣體的壓強不再改變說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，b正確；C.2v(NH3)正=v(H2O)逆不滿足反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，因此反應(yīng)沒有處于平衡狀態(tài)，c錯誤；d.容器容積不變，混合氣體的質(zhì)量變化，所以容器中混合氣體的密度不再改變說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，d正確，答案選bd。（4）①a室為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為4OH--4e-=O2↑+2H2O；②c室發(fā)生2H2O+2e-=2OH-+H2↑，可用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)節(jié)至裝置入口海水的pH，以達到排放標(biāo)準(zhǔn)。