Question

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（NO_x）排放量減少10%．目前，消除大氣污染有多種方法．

（1）處理NO_x的一種方法是利用甲烷催化還原NO_x．已知：

CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=﹣574kJ•mol^﹣1

CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=﹣1160kJ•mol^﹣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+8NH₃7N₂+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(fā)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(shù)表達式為K=　　，該反應△S　　0（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(fā)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SO₄^2﹣而實現(xiàn)SO₂的處理（總反應為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）．已知，含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、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

考點：

用蓋斯定律進行有關反應熱的計算；氧化還原反應的計算；化學平衡常數(shù)的含義；化學平衡的影響因素．
專題：	氧化還原反應專題；化學反應中的能量變化；化學平衡專題．
分析：	（1）利用蓋斯定律分析，不管化學反應是一步或分幾步完成，其反應熱是不變的；依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律構造目標熱化學方程式并計算反應熱； （2）根據(jù)化合價的變化結合方程式計算；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； （3）依據(jù)平衡常數(shù)概念列式計算，△S表示反應的熵變，依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷； （4）SO2轉化為SO42﹣該過程為氧氣氧化二價鐵離子到三價鐵離子，然后用三價鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，據(jù)此寫出反應的離子方程式．
解答：	解：（1）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJ•mol﹣1 ②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ•mol﹣1 由蓋斯定律計算（①+②）×得：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ•mol﹣1， 故答案為：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ•mol﹣1； （2）反應6NO2+8NH37N2+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， 故答案為：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(shù)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(jù)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(shù)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(fā)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， 故答案為：；＜；不；②； （4）常溫下將SO2轉化為SO42﹣而實現(xiàn)SO2的處理．含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、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+， 故答案為：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42﹣+4H+．
點評：	本題考查了反應熱的計算、化學反應速率與化學平衡圖象的綜合利用、化學平衡常數(shù)的計算、氧化還原反應方程式的書寫等知識，題目難度較大，試題的計算量較大，涉及的知識點較多，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力，（3）為難點，注意先計算出化學平衡常數(shù)，然后再根據(jù)濃度商判斷平衡移動方向．