Question

汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为C_xH_y、NO、CO、SO₂及固体颗粒物等。研究汽车尾气的成分及其发生的反应，可以为更好的治理汽车尾气提供技术支持。

请回答下列问题：

（1）活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在1L恒容密闭容器中加入0.1000 molNO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：

根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式            并判断p         3.93MPa（用“＞”、“＜"或“＝”填空）。计算反应体系在200℃时的平衡常数Kp=          （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数）。

（2）汽车尾气中的SO₂可用石灰水来吸收，生成亚硫酸钙浊液。常温下，测得某纯CaSO₃与水形成的浊液pH为9，已知K_al（H₂SO₃）=1.8×10^-2 ，K_a2（H₂SO₃）=6.0 ×10^-9，忽略SO₃^2-的第二步水解，则Ksp（CaSO₃）＝          。

（3）尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化转化器中可发生如下反应CH₄（g）+H₂0（1）＝CO（g）+3H₂ （g）  △H=+250.1 kJ/mol。已知CO（g）、H₂ （g）的燃烧热依次为283.0kJ/mol、285.8 kJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式              。以CH₄ （g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H₂SO₄作电解质溶液，其负极电极反应式为                  ，已知该电池的能量转换效率为86.4%，则该电池的比能量为          kW．h．kg^-1（结果保留1位小数，1kW·h=3. 6×1 0⁶J）

Answer

（1）C+2NON2+CO2（2分） ＞（2分） （2分） （2）4.2×10-9（2分）

（3）CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ•mol-1（2分）

CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+（2分） 13.3（2分）

【解析】

试题分析：（1）在催化剂条件下NO和C反应，生成CO2和N2，反应的方程式为C+2NON2+CO2；碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳：C+2NON2+CO2；反应前后气体的物质的量不变，温度升高压强增大，因此p＞3.93MPa；由于反应前后气体的物质的量不变，则可以用物质的量代替分压计算平衡常数，即Kp＝；

（2）由Ka2（H2SO3）＝6.0×10-9可知SO32-+H2OHSO3-+OH-的水解Kh＝10−14/6×10−9＝1.67×10-4。常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9，c（HSO3-）＝c（OH-）＝1×10-5mol/L，可知c（SO32－）＝（1×10−5）2/1.67×10−4＝6×10-5，又c（Ca2+）＝c（SO32－）+ c（HSO3-）=7×10-5，亚硫酸钙的溶度积常数Ksp＝c（SO32－）c（Ca2＋）＝7×10-5×6×10-5＝4.2×10-9；

（3）已知CO（g）、H2 （g）的燃烧热依次为283.0kJ/mol、285.8 kJ/mol，则

①CH4（g）+H2O（1）CO（g）+3H2 （g）△H=+250.1 kJ/mol

②CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol

③H2（g）+1/2O2（g）═H2O（l）△H=-285.8 kJ/mol

根据盖斯定律可知①+②+③×3得CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol；

在CH4燃料电池中，负极上是燃料CH4发生失电子的氧化反应，在酸性环境下，电极反应为CH4-8e-+2H2O＝CO2+8H+；设燃料为1kg，放出的能量为；比能量为。

考点：考查难容电解质的溶解平衡以及弱电解质的电离、CH4燃烧热的热化学方程式书写、原电池原理的应用