Question

（16分）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%，CO₂的排放量也要大幅减少。

Ⅰ．处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x。

①CH₄(g) + 4NO₂(g) = 4NO(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)  △H₁=－574kJ·mol^－1

②CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)   △H₂

③CH₄(g) + 2NO₂ (g) = N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)  △H₃=－867kJ·mol^－1

则△H₂ =                  。

Ⅱ．化石燃料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产过程中产生的SO₂是大气中SO₂的主要来源。

（1）将煤转化为水煤气是将煤转化为洁净燃料的方法之一，反应为C(s) + H₂O(g) CO(g) + H₂(g)

①该反应的化学平衡常数表达式为：K=                     。

②800℃时，将1molCO、3mol H₂O、1mol H₂充入容积为1L的容器中，发生反应： CO(g) + H₂O(g) CO₂(g) + H₂(g)，一定时间后达到平衡时，测得容器中CO₂浓度为0.5mol·L^－1，则CO的转化率为_________，800℃时该反应的平衡常数为_________。

（2）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应_______________________________________。

②用化学平衡移动的原理分析，在 HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是： ___________。

Ⅲ．以二氧化钛表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄通过反应CO₂(g)＋CH₄(g)CH₃COOH(g)直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率

如图所示。由下图可以得出的结论是（写两条）：_____________________、___________________。

Answer

Ⅰ.-1160KJ/mol (2分) Ⅱ.(1) ①K=[c(CO)∙c(H2)] /c(H2O) (2分)②50%(2分) 0.6(2分) (2) ①SO2+2H2O+I2=4H++SO42-+2I- ②对于平衡：2HI(g) I2(g)+H2(g)，分离出H2,实质是降低了生成物的浓度，使平衡向正反应方向移动（2分）。Ⅲ.其它条件不变时，100—250℃之间，温度升高，催化剂的催化效率升高；其它条件不变时，100—250℃之间，温度升高，乙酸的生成速率加快；其它条件不变时，250℃—300℃之间，温度升高，催化剂的催化效率降低；250℃—300℃之间，温度升高，乙酸的生成速率减慢；300℃—400℃之间，温度升高，催化剂的催化效率变化不大；300℃—400℃之间，温度升高，乙酸的生成速率加快；（4分以上6条写2条即可，其它合理答案均可）

【解析】

试题分析：Ⅰ．③×2-①，整理可得：CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H2=2△H3-△H1=2×（－867kJ/mol）+574kJ/mol=-1160KJ/mol；Ⅱ.（1）①反应为C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) 的化学平衡常数表达式为：；②800℃时，将1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容积为1L的容器中，发生反应：[ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)，一定时间后达到平衡时，测得容器中CO2浓度为0.5mol·L－1，则CO的转化率为50%，则平衡时各种物质的浓度分别是：c(CO)= 0.5mol/L ；c(H2O)=2. 5mol/L ；c(CO2)= 0.5mol/L ；c(H2)= 1.5mol/L ；所以800℃时该反应的平衡常数为;（2）①在反应器中SO2、I2、H2O发生氧化还原反应产生硫酸和氢碘酸，用离子方程式表示反应器中发生的反应是SO2+2H2O+I2=4H++SO42-+2I-；②碘化氢分解反应是可逆反应；当从反应体系分离出H2,实质是降低了生成物的浓度，根据平衡移动原理：降低生成物的浓度，平衡正向移动，可以使反应得到的I2再回到反应器中促进SO2的转化吸收；Ⅲ．根据图像可知其它条件不变时，100—250℃之间，温度升高，催化剂的催化效率升高；其它条件不变时，100—250℃之间，温度升高，乙酸的生成速率加快；其它条件不变时，250℃—300℃之间，温度升高，催化剂的催化效率降低；250℃—300℃之间，温度升高，乙酸的生成速率减慢；300℃—400℃之间，温度升高，催化剂的催化效率变化不大；300℃—400℃之间，温度升高，乙酸的生成速率加快；

考点：考查盖斯定律的应用、化学平衡常数和物质的平衡转化率的计算、外界条件对平衡的影响、图像法在化学反应平衡移动中的作用、离子方程式的书写的知识。