Question

目前，消除氮氧化物污染有多种方法。

（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

①CH₄ (g）＋4NO₂ (g）＝4NO(g）＋CO₂ (g）＋2H₂ O(g） ΔH＝－574 kJ·mol^－1

②CH₄ (g）＋4NO(g）＝2N₂ (g）＋CO₂ (g）＋2H₂ O(g） ΔH＝－1160 kJ·mol^－1

③H₂O(g）＝H₂O(l） ΔH＝－44．0 kJ·mol^－1

写出CH₄(g）与NO₂(g）反应生成N₂(g）、CO₂(g）和H₂O(l）的热化学方程式__________

（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s）＋2NO(g）N₂ (g）＋CO₂ (g）某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下

浓度/mol·L^-1 时间/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______

A．容器内CO₂的浓度保持不变

B．v_正（N₂）=2 v_正（NO）

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

E．混合气体的平均相对分子质量保持不变

②在该温度下时．该反应的平衡常数为              (保留两位小数）；

③在30 min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是_____________。

（3）合成塔失去活性的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为： Zn(s） ＋2MnO₂ (s） ＋H₂O(l） = Zn(OH）₂ (s） ＋Mn₂O₃(s） ，该电池正极的电极反应式是              。PbO₂ 可以通过石墨为电极，Pb(NO₃）₂和Cu(NO₃）₂的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为            ，阴极上观察到的现象是；           若电解液中不加入Cu(NO₃）₂这样做的主要缺点是            。

Answer

（每空2分，共16分）

（1）CH4(g）＋2NO2(g）＝N2(g）＋CO2(g）＋2H2O（1） ,ΔH＝－955 kJ·mol－1。

（2）①B C ②0．56 ③减小CO2浓度

（3）2MnO2＋2e—＋H2O= 2OH—＋Mn2O3；Pb2＋＋2H2O-2e—＝PbO2+4H+；红色物质析出；Pb将在阴极析出，Pb2+不能得到有效应用。

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律可知，①＋②＋③即得到CH4(g）＋2NO2(g）＝N2(g）＋CO2(g）＋2H2O(l） ΔH＝－955 kJ·mol－1，故答案为：CH4(g）＋2NO2(g）＝N2(g）＋CO2(g）＋2H2O（1） ,ΔH＝－955 kJ·mol－1；

（2） ① A、容器内CO2的浓度保持不变，表示达到了化学平衡状态；B．v正（N2）=2 v正（NO）描述的都是正反应速率，不能表示达到了化学平衡状态；C、根据方程式可知，反应前后体积是不变的，所以压强始终是不变的，则C不能说明；D．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中容积始终是不变的，但质量是变化的，能表示达到了化学平衡状态；E．根据方程式可知，反应前后体积是不变的，混合气体的平均相对分子质量是质量和物质的量的比值，二者都不变，不能表示达到了化学平衡状态，故选BC；

②反应进行到40min时，各种物质的浓度不再发生变化，说明反应已经达到平衡状态，则该反应的平衡常数K＝＝=0.56；故填：0.56；

③由表中的数据可以看到，在40min的时候，NO的浓度变小，说明反应向右进行，则N2和CO2增加，结果是只有N2增加，而CO2反而变小，只能说明是由于减小 CO2的浓度造成反应向右进行，且向右进行使CO2增加的量没有比CO2减小的量多。故答案为：减小CO2浓度；

（3）正极发生还原反应，得电子化合价降低，二氧化锰中的锰元素由+4价变成+3价，故正极是二氧化锰发生还原反应，电极反应式为：2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3，电解时，阳极上铅离子失电子和水反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+；阴极上铜离子放电生成铜，观察到的现象是红色物质析出；如果不加入硝酸铜，阴极会发生Pb2++2e-=Pb↓ 不能有效利用Pb2+，使Pb2+的利用率降低，故答案为：2MnO2＋2e—＋H2O= 2OH—＋Mn2O3；Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+；红色物质析出；阴极会发生Pb2++2e-=Pb↓ 不能有效利用Pb2+，使Pb2+的利用率降低。

考点：考查了盖斯定律、电解池原理、化学平衡的相关知识。