Question

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)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的一種方法是利用氨氣非催化還原法將NO_x還原為N₂．已知還原1molNO約放出451.7kJ的熱量（同時(shí)生成氣態(tài)水），則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）全釩氧化還原液流電池，是目前發(fā)展勢頭強(qiáng)勁的優(yōu)秀綠色環(huán)保儲(chǔ)能電池．其電池總反應(yīng)為：V³⁺+VO²⁺+H₂O

充電

放電

VO₂⁺+2H⁺+V²⁺．充電過程中，H⁺向

 

遷移（填“陰極區(qū)”或“陽極區(qū)”）．充電時(shí)陰極反應(yīng)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(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）；△H＜0．
①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
②若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如如圖所示．若保持溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡將

 

移動(dòng)（填“向左”、
“向右”或“不”）．           
③20min時(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)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）．
A．加入催化劑　       B．降低溫度C．縮小容器體積　     D．增加CO₂的量
（4）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常溫下將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-而實(shí)現(xiàn)SO₂的處理（總反應(yīng)為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）．已知，含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）寫出一氧化氮與甲烷反應(yīng)的方程式，然后根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法寫出該熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)電池總反應(yīng)和參加物質(zhì)的化合價(jià)的變化可知，反應(yīng)中V²⁺離子被氧化，應(yīng)是電源的負(fù)極，VO₂⁺離子化合價(jià)降低，被還原，應(yīng)是電源的正極反應(yīng)，根據(jù)原電池的工作原理進(jìn)行分析；
（3）依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式，然后通過列式計(jì)算，依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素判斷改變的條件；
（4）根據(jù)催化劑的特點(diǎn)可知另一個(gè)反應(yīng)一定實(shí)現(xiàn)Fe³⁺→Fe²⁺，據(jù)此寫出另一個(gè)反應(yīng)的離子方程式．

解答： 解：（1）還原1molNO約放出451.7kJ的熱量，則消耗6molNO放熱的熱量為27110.2kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：4NH₃（g）+6NO （g）=5N₂（g）+6H₂O（g）△H=-2710.2kJ?mol^-1，
故答案為：4NH₃（g）+6NO （g）=5N₂（g）+6H₂O（g）△H=-2710.2kJ?mol^-1；
（2）依據(jù)電極原理分析，充電過程中，H⁺向陰極區(qū)移動(dòng)；
反應(yīng)中VO₂⁺離子化合價(jià)降低，被還原，應(yīng)是電源的正極反應(yīng)，V²⁺離子被氧化，應(yīng)是電源的負(fù)極，電極反應(yīng)為：V³⁺+e^-=V²⁺，
故答案為：陰極區(qū)；V³⁺+e^-=V²⁺；
（3）①反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

，
故答案為：

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

；
②依據(jù)圖象可知，15分鐘時(shí)達(dá)到平衡時(shí)氮?dú)鉂舛葹?.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，該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

=

0.2×0．42

0．62×1．62

=0.035，
若保持溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，則各組分濃度分別為：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=

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

=

0.8×0．42

1．62×1．22

=0.035=K，則化學(xué)平衡不動(dòng)，
故答案為：不；
③20min時(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N₂濃度發(fā)生如圖所示的變化，斜率減小反應(yīng)速率減小，氮?dú)鉂舛仍龃�，反�?yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，則改變的條件可能是降溫，所以B正確，
故答案為：B；
（4）根據(jù)催化劑的特點(diǎn)，另一個(gè)反應(yīng)一定有Fe³⁺→Fe²⁺，反應(yīng)方程式為 2Fe³⁺+SO₂+2H₂═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，通過該反應(yīng)，吸收了大氣污染物SO₂，同時(shí)制得了硫酸，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算、熱化學(xué)方程式書寫及原電池、電解池原理的應(yīng)用，平衡移動(dòng)方向判斷、反應(yīng)離子方程式的書寫方法等知識，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡及其影響因素，明確化學(xué)平衡常數(shù)的概念及表達(dá)式，能夠根據(jù)平衡常數(shù)及濃度熵判斷平衡狀態(tài)．