Question

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO₂）排放量减少8%，氮氧化物（NO_x）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．

（1）处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原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

则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为　　．

（2）利用反应6NO₂+8NH₃7N₂+12H₂O处理NO₂．当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是　　L．NO₂也可用NaOH溶液吸收，生成两种盐，该反应的化学方程式为：　　．

（3）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）；△H＜0．该反应的化学平衡常数表达式为K=　　，该反应△S　　0（填“＞”或“＜”）若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示．若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡将　　移动（填“向左”、“向右”或“不”）．20min时，若改变反应条件，导致N₂浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是　　（填序号）．

①加入催化剂　  ②降低温度   ③缩小容器体积　  ④增加CO₂的量

（4）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2﹣而实现SO₂的处理（总反应为2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）．已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，则另一反应的离子方程式为　　．

Answer 1

考点：

用盖斯定律进行有关反应热的计算；氧化还原反应的计算；化学平衡常数的含义；化学平衡的影响因素．
专题：	氧化还原反应专题；化学反应中的能量变化；化学平衡专题．
分析：	（1）利用盖斯定律分析，不管化学反应是一步或分几步完成，其反应热是不变的；依据热化学方程式和盖斯定律构造目标热化学方程式并计算反应热； （2）根据化合价的变化结合方程式计算；NaOH溶液吸收NO2，生成两种盐，二氧化氮被氧化生成硝酸根离子； （3）依据平衡常数概念列式计算，△S表示反应的熵变，依据浓度商和平衡常数比较分析判断； （4）SO2转化为SO42﹣该过程为氧气氧化二价铁离子到三价铁离子，然后用三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根离子，据此写出反应的离子方程式．
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 由盖斯定律计算（①+②）×得：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ•mol﹣1， 故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ•mol﹣1； （2）反应6NO2+8NH37N2+12H2O中，6NO2中N元素化合价降低，由+4价降低到0价，则6molNO2参加反应，转移24mol电子，所以当转移1.2mol电子时，消耗NO20.3mol，体积为6.72L， NaOH溶液吸收NO2，生成两种盐，二氧化氮被氧化生成硝酸根离子，同时二氧化氮被还原生成亚硝酸根离子，反应方程式为：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O， 故答案为：6.72L   2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O； （3）反应方程式2NO（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+N2（g）的化学平衡常数表达式为：K=， △S表示反应的熵变，该反应为气体体积减小的反应，所以△S＜0， 依据图象分析，15分钟时达到平衡时氮气浓度为0.2mol/L，NO平衡浓度为1.6mol/L，一氧化碳浓度为0.6mol/L，二氧化碳浓度为0.4mol/L，2NO（g）+2CO（g）⇌N2（g）+2CO2（g）△H＜0；平衡常数K===0.035，若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，浓度分别为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，平衡不移动， 20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图1所示的变化，斜率减小反应速率减小，氮气浓度增大，反应是气体体积减小的放热反应，则改变的条件可能是降温， 故答案为：；＜；不；②； （4）常温下将SO2转化为SO42﹣而实现SO2的处理．含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时其中一个反应的离子方程式为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根离子，反应的离子方程式为：2Fe3++SO2+2H20=2Fe2++SO42﹣+4H+， 故答案为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42﹣+4H+．
点评：	本题考查了反应热的计算、化学反应速率与化学平衡图象的综合利用、化学平衡常数的计算、氧化还原反应方程式的书写等知识，题目难度较大，试题的计算量较大，涉及的知识点较多，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力，（3）为难点，注意先计算出化学平衡常数，然后再根据浓度商判断平衡移动方向．